Penelitian robot humanoid banyak sekali dikembangkan, namun sampai saat ini masih sedikit sekali yang mengulas tentang kontrol keseimbangan. Oleh karena itu pada tugas akhir ini penulis membuat suatu sistem keseimbangan robot berkaki dua (humanoid). Model kinematikrobot yang digunakan memiliki 6 sendi untuk tiap kaki. Sistem ini menggunakan sensor IMU untuk mengetahui posisi kemiringan robot pada sumbu roll dan pitch. Untuk dapat menjaga robot dalam keadaan seimbang digunakan permodelan kinematika dan inverse kinematic. Hal ini bertujuan agar bisa mendapatkan nilai sudut untuk setiap sendi-sendi pada kaki robot dengan input posisi kaki. Sistem kontrol keseimbangan menggunakan metode kontrol PID yang mengolah data masukkan error dari sumbu roll dan pitch. Pada proses pengujian, robot ditempat pada bidang datar yang dapat berputar pada sumbu roll dan pitch. Bidang datar diputar secara perlahan dan dilihat bagaimana respon dari robot. Hasilnya robot dapat berdiri dalam posisi tegak dengan kondisi kemiringan alas maksimal 20° pada sumbu roll, pitch atau keduanya. Sistem dengan respon terbaik menggunakan kontrol PD dengan nilai Kp= 0.05 dan Kd=0.01.