多姿态两轮移动机器人具有平衡车和自行车两种模式。其中平衡车机器人更适合低速代步,经过一定的改造后可以搭载货物作为载物车使用。自行车机器人,更适合较高速度行驶,可以在狭小和拥挤的环境下使用。由其具有广泛的应用价值,吸引着众多国内外研究者进行研究。目前针对平衡车机器人和自行车机器人的研究较为广泛,而能同时具备二者功能的研究相对较少。本文提出了一种多姿态两轮移动机器人,其具有平衡车机器人和自行车机器人的特点,不仅能在平衡车机器人模式下工作,也能在自行车机器人模式下工作,并且能从自行车机器人模式切换到平衡车机器人模式。论文以一种兼具平衡车机器人模式和自行车机器人模式的多姿态两轮移动机器人为研究对象,首先在两种模式下建模动力学模型,其次研究控制算法,最后搭建样机完成平衡车、自行车模式下的运动控制实验和姿态变换实验。论文主要工作如下:（1）根据对平衡车模式下的各约束关系,通过Lagrange方程建立了多姿态两轮移动机器人的动力学模型;并对其能控能观性进行了分析。在自行车模式下,通过Kane法建立了数学模型,分析了其稳定性,得到其运动方程。（2）在平衡车模式和自行车模式下,设计了LQR控制器,并进行了Matlab仿真,验证了LQR控制器的有效性。（3）为得到更好的控制效果,在平衡车模式下,设计了一种自适应模糊控制器,并在Matlab下进行仿真,并与LQR控制器进行比较,验证了自适应模糊控制器效果比LQR控制器的控制效果更好,同时其抗干扰能力和鲁棒性也更强。（4）在自行车模式下,首先根据自行车的速度变换,设计了变增益LQR控制器,并在Matlab下进行分析,在自行车状态下与传统LQR控制器相比,变增益LQR控制器的控制效果更好,并具有自适应性。为了减弱自行车存在的外界干扰,由于外界摩擦力与速度信号有关,设计了一种基于模糊补偿的自适应模糊滑模控制方法,实验表明带模糊补偿器的自适应模糊滑模控制方法可以很好的抑制扰动,提高响应速度。（5）搭建了一台车轮以驱动器控制伺服电机经减速机进行驱动,车叉通过驱动器控制伺服电机带动同步带机构来使车叉摆动的实物样机。测控系统其以工控机作为主控制器,结合姿态检测模块,绝对编码器,综合CAN总线以及RS232通讯方式,同时开发了多姿态两轮移动机器人的上位机,为机器人提供良好的交互界面,实现运行、数据监控的功能。最后通过样机完成了机器人在平衡车模式下的平衡控制,自行车状态下的稳定行驶,以及自行车模式到平衡车模式下的姿态变换的实验。