机器人自动码垛系统将工人从简单重复、繁重的体力劳动中解脱出来,同时,为企业节省了人力成本,稳定了企业的产量,减少了工人与生产线的接触,避免了因生产作业而造成工人的受伤。本文对国内卷烟行业不规则烟包的码垛问题进行了研究,提出了一套面向不规则烟包的机器人自动码垛系统方案。研究中的成果和经验对实现国内卷烟行业不规则卷烟包件的码垛具有较高的推广意义,在机器人处理不规则物体的码垛问题上具有参考价值。对现场现有码垛工艺进行详细分析后,确定了机器人码垛的工艺流程,完成了整个系统的总体方案设计。整个系统包含翻转机构、抓手、校正装置、码垛机器人、上位机、PLC以及缓冲区等。码垛系统需要解决的主要问题就是不规则烟包的匹配。为了解决此问题,保证系统功能的完整性以及码垛作业的高效性,本文从现场机械设备以及控制系统两个方面进行了深入地研究与实现。为了满足现场机械设备对不规则卷烟包件码垛的任务需求,需要对现场机械设备的结构进行设计。首先,为了完成不规则烟包的匹配,需要将其中一个烟包翻转180度,与另一个烟包匹配成满足要求的整五层烟包后再进行码垛。因此,需要设计一种可以对烟包进行翻转的机械设备。在翻转机设计过程中,本文设计了一种可以在传送带上对烟包进行快速翻转的机械设备,该设备结构轻巧,控制简单,大大提高了系统对于不规则烟包的处理效率。其次,在机械臂抓手的控制程序设计过程中,采用了脉冲模式与力矩模式相结合的控制方式,测试结果表明抓手对不规则烟包抓取的稳定性与快速性。最后,为了实现对现场设备的控制,采用欧姆龙PLC作为现场设备的控制器,结合现场机械设备的工作流程,完成了PLC程序的编写。针对不规则卷烟包件的匹配问题,本文提出了基于数量最优匹配与耗时匹配的烟包匹配算法,该算法可以对烟包序列中的不规则烟包进行匹配并确定每个烟包在码垛系统中需要进行的操作以及码放的位置,该算法以烟包匹配过程中烟包的空缺最少为原则,同时在缓冲区烟包数量到达一定数量后采用多个烟包的匹配,虽然会降低烟包匹配的效率,但是却可以迅速减少缓冲区烟包的数量,避免缓冲区被占满,造成后面的匹配操作无法进行。以此算法为基础实现上位机程序。通过对烟包实际订单数据的测试,算法的有效性得到了验证,可以满足系统运行的需要。最后,对整个系统进行了集成与调试并开发了触摸屏程序,可以实现对现场设备的手动控制及状态监控。通过现场的实际运行,验证了整套系统在处理不规则卷烟包件的码垛问题上具有较好的性能。