近年来,码垛机器人广泛应用于物流自动化领域。通常码垛机器人位于包装线的末端,首先码垛机器人需要根据托盘的大小将产品堆码成垛,再将成垛的产品整体搬运上车或运至仓库。托盘的空间利用率及码垛效率直接与企业的效益相关,而垛型的稳定性也会直接影响搬运的速度。随着工业产品的多样化,如何将不同的产品快速设计出最优垛型是提高企业效率的关键之一,且随着码垛高度的增加,容易造成产品的不稳和坍塌。以哪种方式码垛产品来保证垛型的稳定,如何高效的利用托盘空间以及如何快速码垛是本课题研究的主要内容。本文在国家“十二五”科技支撑重点项目“食品包装关键技术装备及材料开发与示范-智能规划型堆码机器人的研发”的支持下,对于托盘装载效率、空间利用率和码垛稳定性进行了研究。对于同尺寸的箱型码垛,提出了采用双箱抓取的码垛方式。将二维布局问题与码垛机器人控制相结合,开发了一套高效的机器人堆码系统。针对托盘堆码的空间利用率问题以及稳定性问题,提出错位码垛算法。基于此算法编写了垛型规划软件,通过该软件可以将垛型数据发送给机器人控制器。其次,对于机器人本体DJM1200型码垛机器人重新设计了末端执行器。完成了末端执行器的机械结构设计和气动系统设计,使末端执行器能够完成相同尺寸箱型的单箱和双箱的抓取和码放工作。对末端执行器的关键部件进行了选型和计算,对末端执行器不同的工作状态进行了受力分析,并使用ANSYS软件对末端执行器进行静力学特征分析。对KeMotion控制器进行双箱抓取高级码垛模块开发,完成奇数层和偶数层单双箱码垛的判断、位置计算以及整个码垛逻辑控制过程。对于码垛过程进行了运动控制编程,优化了末端执行器的运动轨迹,提高了码垛效率。最后,进行了单双箱码垛实验,验证末端执行器的可操作性和编程算法的可行性。实验结果表明产品能够准确根据编程算法被放置到正确位置,实际垛型与三维仿真垛型相同。末端执行器能够快速应用到不同尺寸的产品,完成双箱码放的效率明显高于单箱,满足企业多样化产品的需求。