针对现有两轮机器人转弯速度较低问题,提出一种可轴向摆动的新型两轮机器人设计方法.该方法使用连杆控制机构摆动来调整机构的重心分布,实现机器人在小转弯半径条件下稳定运动的目的.基于拉格朗日方程方法,对机器人的小摆角自由度进行了动力学建模与分析,得到了系统动力学模型,并在此基础上设计了一种状态反馈控制器.运用Matlab/Simulink进行控制器系统仿真,验证了控制器在机器人稳定控制方面的有效性.结果表明,该两轮机器人机构设计思路及运动控制手段可有效提高系统运动稳定性.