Robot di động hai bánh có thể đạt được khả năng di chuyển và xoay tốt hơn trong không gian nhỏ và di chuyển nhanh hơn so với robot hình người với 2 chân, do đó robot di động hai bánh thường được sử dụng làm nền tảng của robot di động . Tuy nhiên, để duy trì sự cân bằng, robot hai bánh cần sử dụng chuyển động của hai bánh xe và phần thân trên của chúng, điều này có thể kèm theo một số hệ lụy.

Khi có một tác động bất ngờ ảnh hưởng đến robot, nó sẽ giữ thăng bằng bởi chuyển động của bánh xe và độ nghiêng của cơ thể. Tuy nhiên, nếu tác động trên vượt quá khả năng phản ứng của robot, nó sẽ mất ổn định và có thể gặp rủi ro bởi các chuyển động để duy trì sự cân bằng của chính mình.

Để giải quyết những vấn đề này, người ta đã thiết kế một robot với con quay hồi chuyển có mô-men điều khiển để cải thiện sự cân bằng đồng thời giảm thiểu chuyển động. Khi có sự tác động đến robot, nó sẽ được ước tính bởi bộ xử lý nhiễu loạn và bộ điều khiển con quay hồi chuyển mômen để bù đắp sự xáo trộn. Sử dụng mô-đun con quay hồi chuyển điều khiển mô-men xoắn, robot có thể giữ thăng bằng chỉ với chuyển động nhỏ của bánh xe. Mức cải thiện hiệu suất và độ ổn định đã được xác thực thông qua các thí nghiệm và mô phỏng.

Robot di động có bánh xe có ưu thế lớn so với rô-bốt dạng người ở chỗ chúng nhanh hơn và có thể làm được nhiều việc hơn,dễ dàng thay đổi hướng khi di chuyển. Điều đó làm chúng rất hữu ích cho một số ứng dụng. Hai trong số các robot bánh xe tự cân bằng, Segway và Ninebot, đã trở nên phổ biến và được sử dụng để đi lại hoặc như tuần tra vận tải. Ngoài ra, robot tự cân bằng như Anybots QB hiện đang được sử dụng như nền tảng robot. Do mức độ phổ biến ngày càng tăng của mình, robot tự cân bằn hiện đang được chú tâm phát triển . Golem Krang được phát triển tại Viện Công nghệ Geor-gia được phát triển dựa trên cơ sở là robot hai bánh tự cân bằng nhưng nó có thêm cánh tay tương tự con người. Hai bánh xe được sử dụng để cân bằng cơ thể và cánh tay robot cố định vào thân trên được thiết kế để thực hiện các thao tác như gỡ bỏ chướng ngại vật. Ballbot được phát triển tại Trường đại học Carnegie Mellon. Hệ thống của robot này được thiết kế để giữ thăng bằng trên một bánh xe hình cầu, giúp dễ dàng chuyển hướng chuyển động và di chuyển theo bất kỳ hướng nào. Ngoài ra, KAIST có đã phát triển một robot hai bánh tự cân bằng có một thân trên năm bậc tự do, điều này giúp robot duy trì sự cân bằng động dựa trên điểm moment triệt tiêu.

Khi các loại robot tự cân bằng ngày càng trở nên phổ biến trong nhiều lĩnh vực và môi trường, vấn đề an toàn lại càng được quan tâm và đỉnh điểm là khi ông chủ của Segway Inc., Jimi Hesel-den thiệt mạng trong 1 vụ tai nạn khi đang lái 1 chiếc Segway vào năm 2010.Nguyên nhân của những tai nạn tương tự là khi robot tự cân bằng gặp phải những tình huống bất ngờ và mất ổn định. Mặc dù các thuật toán điều khiển đã được cải thiện để chúng ổn định hơn nhưng họ không thể đảm bảo an toàn tuyệt đối.

Ví dụ, các thuật toán cải tiến có thể giúp sự ổn định tốt hơn và xử lý tốt các nhiễu loạn, tuy nhiên, rô bốt phải di chuyển các bánh xe và nghiêng cơ thể để giữ thăng bằng, nó không thể ở yên một chỗ trong khi xử lý tác động bên ngoài.Tác động càng lớn, robot càng phải di chuyển.1 ví dụ khác là khi robot được đặt trên vách đá hoặc đứng trước một người, nếu có ngoại lực tác động lên robot, nó sẽ chuyển động để giữ cân bằng và sẽ xuất hiện rủi ro robot sẽ rơi hoặc va vào con người. Nói cách khác, thậm chí khi robot duy trì sự ổn định của chính mình, nó có thể trở thành 1 nguy hiểm tiềm tàng. Vậy nên, điều quan trọng là thuật toán điều khiển không chỉ giữ cho robot tự cân bằng ổn định mà còn phải đảm bảo duy trì được vị trí của mình. Để khắc phục, ta có thể trang bị thêm phần cứng để đảm bảo cả sự ổn định và an toàn cùng một lúc.

Ví dụ tiêu biểu về robot tự cân bằng có thiết bị bổ sung để giữ thăng bằng là Murata Boy được phát triển bởi Murata của Nhật Bản và C1 được phát triển bởi Lit Motors, USA. Murata Boy là một người máy có bánh đà gắn trên thân xe đạp. Bánh đà tạo ra mô-men xoắn quanh trục và điều này cho phép robot để điều khiển tư thế của nó dọc theo trục. C1 là một chiếc xe motor có bộ điều khiển điện tử con quay hồi chuyển mômen (CMG) . CMG tạo ra mô-men xoắn thông qua một bánh đà quay và gimbal ( thiết bị chống rung ). Nó chủ yếu được sử dụng để kiểm soát hướng của các vệ tinh và con quay của tàu thủy vì có thể tạo ra mô-men xoắn cao và chính xác hơn một bánh đà. Sử dụng CMG đã ngăn C1 rơi xuống trong các tình huống tai nạn. Ngoài ra, CMG làm cho người lái dễ dàng khi lái xe ở tốc độ thấp và duy trì sự cân bằng khi xe dừng lại do nó kiểm soát sự cân bằng dọc theo trục cuộn.

Dù vậy, CMG không thể được sử dụng trong trường hợp phải chịu tác động liên tục.

Bài viết này giới thiệu sự phát triển của robot 2 bánh tự cân bằng là Kookmin Univer-site segWAY (KUWAY), sử dụng CMG để tạomô-men xoắn quanh trục nghiêng (trái-phải).

Mặc dù hầu hết các hệ thống có CMG sử dụng nó để tạo ra mô-men xoắn xung quanh trục cuộn nhưng trong KUWAY, CMG tạo ra mô-men xoắn xung quanh trục nghiêng. Kết quả thu được là KUWAY có thể duy trì sự cân bằng của nó khi bị tác động với 1 chuyển động tối thiểu, điều đó đảm bảo cả sự ổn định và an toàn.