Este artículo presenta un enfoque sistemático para formular y validar experimentalmente un nuevo diseño de Regulador Integral Cuadrático Lineal de Orden Fraccional Complejo (CFO) para mejorar la robustez de mecanismos robóticos tipo péndulo invertido contra perturbaciones exógenas acotadas. Los controladores CFO, una variante mejorada de los controladores convencionales de orden fraccional, se realizan asignando números complejos precalibrados al orden de los operadores integral y diferencial en la ley de control. Esta disposición mejora significativamente la flexibilidad estructural de la ley de control, y por lo tanto, fortalece su robustez contra las incertidumbres paramétricas y las perturbaciones no lineales encontradas por el mencionado sistema sub-actuado. El procedimiento de control propuesto utiliza el ubicuo LQIR como controlador base que se ve reforzado con operadores diferenciales e integrales CFO. Los órdenes complejos fraccionarios en LQIR se calibran fuera de línea minimizando una función objetivo que tiene como objetivo atenuar el error de regulación de posición mientras economiza la actividad de control. La efectividad del CFO-LQIR se compara con sus contrapartes de orden entero y fraccional. La capacidad de cada controlador para mitigar las perturbaciones en sistemas robóticos tipo péndulo invertido se prueba rigurosamente realizando experimentos en tiempo real en el sistema de péndulo rotativo de eslabón único Quanser. Los resultados experimentales validan la capacidad superior de rechazo de perturbaciones del CFO-LQIR al producir transiciones rápidas y un fuerte amortiguamiento contra perturbaciones, al tiempo que preservan la economía de entrada de control y la estabilidad de lazo cerrado del sistema.