独轮机器人系统是一种静态不稳定系统，其动力学模型具有非线性、欠驱动等特点，是控制领域公认的一种典型系统。针对独轮机器人的姿态控制问题，目前的控制方法基本上可以实现独轮机器人的前后方向和左右方向的自平衡，然而其转向控制问题还没有很好的解决。立足该课题已经取得的成果，探讨针对独轮机器人复杂的动力学模型，可否设计一种计算简单、控制性能优异、可实现性强的独轮机器人全方位姿态控制算法的问题。首先，作者研读了六自由度独轮机器人的动力学建模和理论推导过程，对独轮机器人动力学的建模假设和解耦过程做了详细的了解，在此基础上，对六自由度独轮机器人的动力学模型做了必要的补充和修改。其次，介绍了模糊控制的基本原理，并使用Matlab软件提供的模糊控制工具箱，设计了T-S型模糊控制器。在设计过程中，使用神经网络的方法，利用采集到的仿真数据，构建了模糊控制器的隶属度函数和模糊规则。此外，还对模糊控制器量化比例因子对控制性能的影响做了比较详细的讨论。然后，对模糊控制器的稳定性、速度跟踪性能、转向控制性能等进行了仿真并和变增益控制器的控制效果进行了对比。测试和对比结果表明，模糊控制器可以实现独轮机器人的全方位姿态控制，在给定的仿真初始条件下T-S模糊控制器与变增益控制器都具有较好的响应性能，但是T-S模糊控制器的运算相对简便，可实现性更好。最后，进行了独轮机器人的自平衡样机实验。在实验过程中对原有的控制平台做了改进，缩小了单个控制板的体积，提高了控制平台的可靠性和安装的灵活性。通过样机实验，证明了T-S模糊控制方法的可行性和有效性。