본 논문에서는 노면이 고르지 않은 환경에서 이륜 모바일 로봇이 차체의 안정성을 유지하면서 주행할 수 있도록 직렬 탄성 액츄에이터를 이용한 새로운 형태의 모바일 로봇과 능동 현가 제어를 구현하는 방법을 제안한다. 먼저 직렬 탄성 액츄에이터를 결합한 이륜 모바일 로봇의 설계 구조를 설명하고, 둘째, 이륜 역진자 플랫폼에 속하는 이륜 모바일 로봇의 균형제어 견고성을 보장하기 위해 로봇 본체의 가속도가 시스템의 제어 입력인 모델을 도출하고, 능동 현가 제어를 위해 뉴턴 법칙을 기반으로 하는 직렬 탄성 액츄에이터의 수학적 모델을 도출한다. 셋째, 제안하는 로봇의 균형 제어는 IMU 센서를 기반으로 도출된 Pitch축의 출력으로 진행되며 LQR(Linear Quadratic Regulator) 제어기를 채택하여 안정화에 필요한 입력 가속도를 얻는다. 또한 능동 현가 제어에서는 직렬 탄성 액츄에이터를 로봇의 다리에 적용하여 주행 중 노면으로부터 바퀴에 전달되는 외력의 크기를 측정하고, 이를 바탕으로 Impedance 제어기를 적용한다. Impedance 제어기를 통해 출력된 값은 볼스크류 상하 운동 속도의 Reference가 되어 DC 모터의 속도 제어를 진행하고 속도제어에는 PI 제어기를 사용한다. 마지막으로 제안하는 모바일 로봇을 이용하여 설계한 제어기의 실험 결과에서는 IMU 센서에서 출력되는 Roll축의 요소를 능동 현가 제어를 진행하였을 때 제어 성능을 평가하는 지표로 사용한다.