两轮自平衡机器人在坡面上运动时，仍然可以保持机身的竖直状态，避免了一般的轮式移动机器人在坡面上运动由于机身倾斜而倾倒的现象。关于两轮自平衡机器人在坡面上的运动平衡控制研究，对于两轮自平衡机器人在复杂环境中的应用有着重要的理论价值和现实意义。　　本文作者建立了两轮自平衡机器人在坡面上的数学模型和系统仿真模型，对模型进行了仿真验证，并对两轮自平衡机器人在坡面上的运动控制和运动参数校准进行了相关研究，取得以下研究成果:　　第一:两轮自平衡机器人在坡面上的建模与仿真本文通过受力分析，推导出两轮自平衡机器人在坡面上的平衡条件，利用拉格朗曰方法建立了两轮自平衡机器人在坡面上的动力学模型，通过仿真实验对模型进行了验证。实验中假定机器人在一定的初始倾角下，不受外力作用在坡面上自由运动，实验结果基本符合实际情况，验证了模型的正确性。另外，分别对有无摩擦因素的模型进行仿真实验，结果证明引入摩擦因素的模型，其实验结果更加符合实际情况。　　第二:两轮自平衡机器人在坡面上的平衡控制方法本文针对两轮自平衡机器人的实际运动中会出现抖动的现象，提出了一种非线性PD平衡控制器。在仿真模型中分别添加传统的线性PD控制器和自主设计的非线性PD控制器，进行对比实验。对比实验包括平衡控制实验和鲁棒性测试实验。平衡控制实验中，非线性PD控制器与线性PD控制器相比，表现出更好的快速性和稳定性。在鲁棒性测试实验中，分别测试了脉冲干扰、阶跃干扰和噪声干扰下的控制性能，结果显示非线性PD控制器有着更好的鲁棒性，更加适合两轮自平衡机器人在坡面上的平衡控制。仿真实验中两轮自平衡机器人达到的平衡状态最终都是一种匀速运动，针对这种情况，在控制器中加入速度控制，最后实现了两轮自平衡机器人在坡面上的静止平衡。以原人3号机器人为实验对象进行物理实验，实验结果说明，非线性PD控制器有着很好的平衡控制效果。　　第三:两轮自平衡机器人的运动参数校准两轮自平衡机器人在坡面上运动时，由于运动参数不准确，测量得到的机器人位置信息存在较大误差，而机器人在坡面上的位置不同受到重力的影响也就不同，进而会影响到机器人的平衡控制，所以有必要对机器人的运动参数进行校准。本文提出了一种改进的UMBmark方法，进行了两轮自平衡机器人的运动参数校准。UMBmark方法是一种广泛应用的减少测程法系统误差的参数校准方法，但是在UMBmark方法的实验设计中，假设误差因素之间相互独立，没有考虑误差因素之间的联合误差，这会影响实验结果的准确性。作者基于UMBmark方法，设计了两种路径实验，避免了误差因素之间的相互影响。首先，直线路径实验用来单独校准两轮的直径参数，然后进行正三角形路径实验，校准两轮的轮距参数。另外，还讨论了路径长度对直线路径实验的影响，比较分析了方形路径和正三角形路径在实验中的容错性。最后进行了物理实验，实验结果证明，采用改进后的方法对两轮自平衡机器人的参数进行校准后，两轮自平衡机器人的位置测量更加准确。