انجمن مهندسان مکانیک ایران نشریه مهندسی مکانیک ایران 2538-4775 27 4 2026 02 20 Design and Construction of Two-Wheel Balancing Robot Using Extended Gain Scheduling PID Controller طراحی، ساخت و کنترل یک ربات تعادلی دوچرخ با استفاده از کنترل کننده PID به روش جدول بندی بهره توسعه یافته 726612 10.30506/ijmep.2025.2045305.2009 FA وحید باقری گروه مهندسی برق، واحد خمینی شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، خمینی شهر، ایران حامد خدادادی دانشکده مهندسی برق، واحد خمینی شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران 0000-0002-1562-3564 Journal Article 2025 04 10 Balancing robots are mobile systems that maintain equilibrium on one or two wheels, depending on their configuration. These robots closely be similar to the inverted pendulum in structure and control dynamics in which, the instability and nonlinearity are the main challenges. These issues make them a classic challenge for developing and evaluating control techniques. This paper aims to design and construct a two-wheel balancing robot capable of not only sustaining balance but also handling loads of varying weights within a predefined range. To address this, an extended gain-scheduling PID controller is employed, dynamically adjusting its parameters to account for uncertainties introduced by different loads. This enhances the robot’s robustness and adaptability across diverse operating conditions and setpoints. The controller’s design mitigates the challenges posed by load variations, improving performance over traditional methods. Simulation and experimental results validate the approach, demonstrating significant enhancements in stability and overall effectiveness compared to conventional control strategies, especially when subjected to changing load conditions. Consequently, this study provides a feasible and effective solution for real-world applications. ربات‌های تعادلی، ربات‌های متحرکی هستند که بسته به نوع خود، باید تعادلشان را روی یک یا دو چرخ حفظ کنند. از نظر ساختاری و کنترلی، این ربات‌ها بسیار شبیه به سیستم آونگ معکوس هستند که به دلیل ماهیت ناپایدار و غیرخطی‌شان، به‌عنوان یک مسئله کلاسیک و چالش‌برانگیز برای کنترل و ارزیابی روش‌های کنترلی مورد توجه و مطالعه قرار گرفته‌اند. هدف از این تحقیق، طراحی و ساخت نمونه‌ای از ربات‌های تعادلی دوچرخ است که علاوه بر حفظ تعادل، قادر به حمل بار با وزن‌های مختلف در یک بازه از پیش تعیین‌شده باشد. برای دستیابی به این هدف، از یک کنترل‌کننده PID با قابلیت زمان‌بندی بهره توسعه یافته استفاده شده است. این کنترل‌کننده به گونه‌ای طراحی شده که در برابر عدم قطعیت‌های ایجادشده در مدل، تحت بارهایی با وزن‌های مختلف، پارامترهای خود را تغییر می‌دهد. این ویژگی باعث افزایش مقاومت و تطابق‌پذیری ربات در شرایط و نقاط کاری مختلف می‌شود. نتایج شبیه‌سازی‌ها و آزمایش‌های عملی نشان‌دهنده بهبود قابل‌توجه پایداری و عملکرد ربات در مقایسه با سایر روش‌های کنترل تحت شرایط بارگذاری متغیر است.