随着人口老龄化趋势的逐年加剧我国已进入老龄化社会,需要照顾的老年人日趋增加;与此同时生活节奏的加快也使得当今社会的年轻人承受着巨大的工作和生活压力,人们渴望从繁杂的家务劳动和家庭压力中解脱出来,这些原因均为助老助残服务型机器人提供了广阔的市场空间。本文设计了一款基于倒立摆模型的行走助行机器人,对其软硬件及控制系统进行了设计开发,实现了根据系统姿态角来调速、转弯和刹车的功能。根据助行器指标要求进行了机器人结构设计,对系统硬件采用模块化设计的方法完成。通过分析各模块指标要求,比较目前硬件性能指标,选择了以STM32开发板为核心的控制器、加速度计和陀螺仪组成的姿态检测模块、直流减速电机、编码器和电机驱动装置组成的电机模块等。根据一级倒立摆原理采用牛顿法建立了系统的动力学数学模型,得到助行器的状态空间模型和输出方程,并分析了系统的稳定性、能控性、能观性和阶跃响应特性,明确了设计控制器对其进行控制的必要性。根据所选硬件的原理图和主程序设计流程图,对助行器系统软件平台进行搭建,完成了编码器、电机等外设接口的相关配置。助行器运动控制系统进行开发时,针对惯性传感器单一性的缺点,采用卡尔曼滤波和互补滤波算法融合陀螺仪和加速度计测得的姿态信息,得到鲁棒性和准确性好的倾角值;搭建Simulink双闭环PID控制系统仿真模型得到倾角控制和速度控制的相关系数,用PID算法实现助行器的速度控制和转弯控制。通过实验验证了系统姿态检测的准确性,实现了根据倾角变化调节电机速度、刹车和转弯的功能。行走助行器控制系统的设计分析与软件开发,对开发助行器具有重要的参考价值与意义。