随着城市交通的发展，汽车数量飞速增加同停车设施缓慢增长之间的矛盾越来越严重。解决该矛盾的关键途径之一是修建空间利用率高的立体车库。堆垛式立体车库是立体车库中技术含量高的一类。堆垛式立体车库的核心部分就是自动泊车机器人。应用这种机器人搬运系统，可以实现无钢架车位，并满足国内消防规范中关于防火分隔和耐火时间两个指标的要求，结构简洁，占用车位高度较小。 本文主要是对立体车库中自动搬运小车进行了系统的总体研究、系统中机械结构部分和自动定位控制系统的研究设计以及定位系统实验等方面的工作。 本论文第一章简要介绍了堆垛式立体车库中自动搬运小车的研究背景，概述了现有的主要停车方法及其存在的不足。第二章对自动搬运小车进行了系统设计，讨论了系统工作原理，设计指标，并详细论述了系统模块组成及各模块的主要功能。第三章着重针对自动搬运小车机械结构设计进行了研究，包括驱动系统的选型以及起重部分的结构设计。第四章在ADAMS环境下对起重臂推出机构建立了虚拟样机进行仿真分析，获得起重臂推出机构工作时的运动学参数。第五章着重介绍了自动搬运小车的控制系统设计。第六章讨论了控制系统中自动定位部分的实验，包括实验过程、实验数据处理、误差分析。实验结果表明，本系统基本达到预定指标。最后，第七章介绍了本硕士论文的研究结果和创新点，提出了今后研究的方向。