مشابه رباتهای تک چرخ، متعادل نگاه داشتن رباتهای دوچرخ نیز نسبت به دیگر انواع ربات مشکل است، چراکه باید در جهت رو به جلو به حرکت خود ادامه دهد. مرکز جرم این ربات ها باید پاین تر از حور چرخ ها باشد. معمولاً برای این کار باتری های ربات را در این قسمت جاسازی میکنند.
چرخهای این رباتها ممکن است با یکدیگر موازی باشند که در این حالت به آنها Dicycles گفته میشود؛ یا اینکه یکی در جلوی دیگری به صورت متوالی قرار بگیرد.
رباتهای دوچرخ برای سرپا ماندن باید در حال حرکت باشند، برای این کار هم باید در یک مسیر حرکت کنند. برای متعادل ماندن، بدنه ی این ربات باید زیر مرکز جرمش قرار بگیرد. برای چنین رباتی که یک چرخ در سمت راست و یک چرخ در سمت چپ دارد، حداقل دو حسگر لازم است. حسگر شیب، برای تشخیص زاویه شیب مسیر و انکودرهایی برای چرخها در راستای تبیین جابجایی ربات.