Вот насмотрелся таких видео, подобных про балансирующего робота. А все после прочтения статьи цифровой акселерометр. В принципе ничего сложного нету, точность достаточная для определения угла наклона и автоматического исправления положения относительно горизонта.

У кого какие мысли по тому поводу. Просто видел много университетов и колледжей за бугром занимаются этим вопросом и очень хвастаются этим. Применяют различные алгоритмы фильтрования для стабилизации положения робота.