本发明公开了一种单轨双轮机器人大力矩伺服转向和光学感知系统模块，包括：转向轴、固定架、第一驱动件、云台、检测件、第二驱动件，第一驱动件和固定架刚性连接，固定架与单轨双轮机器人的主架刚性连接，转向轴、固定架和第一驱动件构成转向运动执行模块；云台、检测件和第二驱动件构成感知模块，感知模块通过云台与固定架连接，云台具有可调整角度的安装面，检测件设在安装面上，第二驱动件设在云台上控制云台的安装面角度，满足单轨机器人运动或静止情况下检测件的工况要求。本发明实现了分体模块化和整体模块化，通过在固定架上设置感知模块能够实现大力矩转向的同时提供环境检测。