兩輪自平衡機器人控制系統除了需要實時的傾角信號，還要用到角速度以給出控制量。理論上可以對加速度計測得的傾角求導得到角速度，但實際上這樣求得的結果遠遠低於陀螺儀測量的精度，陀螺儀具有動態性能好的優點。
（1）陀螺儀的直接輸出值是相對靈敏軸的角速率，角速率對時間積分即可得到圍繞靈敏軸旋轉過的角度值。由於系統采用微控制器循環采樣程序獲得陀螺儀角速率信息，即每隔壹段很短的時間采樣壹次，所以采用累加的方法實現積分的功能來計算角度值。
（2）陀螺儀是用來測量角速度信號的，通過對角速度積分，能得到角度值。但由於溫度變化、摩擦力、不穩定力矩等因素，陀螺儀會產生漂移誤差。而無論多麽小的常值漂移通過積分都會得到無限大的角度誤差。因而不能單獨使用陀螺儀作為自平衡小車的角度傳感器。
2.傾角傳感器的作用
（1）傾角傳感器中加速度計可能測量動態和靜態線性加速度。靜態加速度的壹個典型例子就是重力加速度，用加速度計數直接測量物體靜態重力加速度可以確定傾斜角度。
加速度傳感器靜止時，加速傳感器僅僅輸出作用在加速度靈敏軸上的重力加速度值，即重力加速度的分量值。根據各軸上的重力加速度的分量值可以算出物體垂直和水平方向上的傾斜角度。
（2）加速度計動態響應慢，不適應跟蹤動態角度運動；如果期望快速地響應，又會引起較大的噪聲。再加上其測量範圍的限制，使得單獨應用加速度計檢測車體傾角並不合適，需要與其它傳感器***同使用。
3.原理
其運作原理主要是建立在壹種被稱為“動態穩定”（Dynamic Stabilization）的基本原理上，利用車體內部的陀螺儀和加速度傳感器，來檢測車體姿態的變化，並利用伺服控制系統，精確地驅動電機進行相應的調整，以保持系統的平衡。