平衡控制使机器人保持直立。对于双足机器人而言，这意味着不断调整关节角度，使重心始终位于支撑脚上方。对于轮式机器人而言，这可能意味着防止在斜坡上倾覆。对于无人机而言，这意味着保持稳定的悬停状态。

人类无需思考就能保持平衡，而机器人则需要计算。倒立摆模型是经典的起点：一个质量块放置在可移动的底座上。控制器测量倾斜角度，并移动底座来缓冲下落。波士顿动力公司的机器人采用模型预测控制，提前规划数步，从而在不平坦的地面上行走时保持直立。

平衡控制策略

• 压力中心控制：通过转移重心来保持稳定性。
• 止跌点：防止跌倒时应该踩在哪里。
• 全身控制：运用手臂和躯干来调整平衡。
• 被动步法：受到推搡时迅速迈出一步。
• 柔顺控制：略微屈服以吸收干扰。

保持平衡比看起来要难得多，因为地面永远不会完全平坦，而且机器人自身的运动也会影响其稳定性。推动机器人是一种常见的测试方法。优秀的平衡控制器能够帮助机器人恢复平衡，而卓越的控制器则能让恢复过程看起来毫不费力。同样的原理也适用于帮助人们行走的外骨骼、假肢以及需要在人类空间中工作的人形机器人。如果机器人无法保持站立，那么它所做的其他一切都毫无意义。