基于反力矩旋转机构的倒立摆系统，包括基座，导轨，滑块直流伺服电机，驱动轮，从动轮，皮带，摆杆支座，连接杆，摆杆，球形关节，飞轮，飞轮驱动电机、飞轮驱动电机角度编码器、传感器盒、控制单元、飞轮转动内圈、阻尼器、飞轮固定外圈，直流伺服电机角度编码器。本倒立摆系统具有前后方向和侧向两个方向自由度，侧向平衡主要使用基于阻尼器技术的产生反力矩辅助以一个惯性飞轮实现，前后方向平衡用滑块沿导轨前后运动实现。本发明系统设计简单可靠，结构清晰明了，为独轮机器人等研究提供实验平台，同时也扩展了已有的倒立摆实验仪功能，在控制领域可用于检验某种理论或方法的正确性。