İki tekerlekli robotlar, statik açıdan dengede olmasalar da dengede kalmaları tek tekerlekli robotlara göre daha kolaydır. Denge problemleri basitleştirilmiş bir ters sarkaç problemine benzer. Robot devrildiği tarafa doğru hareketlendikçe dengede kalmaya devam eder. İki tekerlekli robotlar dengelerini kontrol etmek amacıyla bir sensöre ihtiyaç duyarlar. Genellikle denge kontrolleri için tilt sensörleri bulunur. Bu robotlar tekerleklerini tahrik eden motorlar arasındaki hız farkı ile yönlerini kontrol edebilirler. Kontrol yöntemi oldukça basit olduğundan iki tekerlekli robotlar sıkça tercih edilen robotlar olmuşlardır.
İki tekerlekli robotların dengede kalmasını sağlamak adına tasarımda dikkat edilecek bazı noktalar vardır. Bunlardan birincisi robotun dengede kalmasına yardımcı olmak için ağırlık merkezinin tekerleklerin dingilinin altında olmasını sağlamaktır. Bu nedenle batarya ve motor gibi ağır elemanlar robotun alt tarafına yerleştirilirler. Bir diğer yöntem ise teker çaplarını mümkün olduğunca yüksek tutmaktır. Bu sayede robotun devrilmesi oldukça zorlaşacaktır.
İki tekerlekli robotlar araştırmacılar tarafından da ilgi gören robotlardır. Bu nedenle araştırma platformu olarak kullanılabilecek yeniden programlanabilir iki tekerli robotlar sık kullanılır. Bu tarz robotlar hem ters sarkaç problemi hem de kontrol algoritmalarını test etmek amacıyla kullanılabilecek kullanışlı robotlardır.
