Este trabajo presenta la realización de un problema complicado de estabilización para un robot móvil basado en tres péndulos invertidos. Los actuadores del robot móvil son motores de corriente continua que tienen acoplamientos de tacómetro para medir tanto la posición como la velocidad de las ruedas y los enlaces. Utilizando mediciones directas bajo carga y analizando la curva de desaceleración, los parámetros del motor son determinados experimentalmente. Se obtiene un modelo matemático del robot a través de las ecuaciones de Euler-Lagrange. A continuación, el modelo no lineal es linealizado y discretizado. Con base en este modelo LTI discreto, se diseña un controlador óptimo. Los estados y las perturbaciones se estiman utilizando un detector robusto. Tanto el controlador como el detector se implementan en el procesador del robot. Las simulaciones numéricas y las pruebas experimentales muestran un buen rendimiento del controlador a pesar de la presencia de perturbaciones.