1．目的及意义
码垛一般来说指的是按照集成单元化的思想将包装箱按照规定的模式堆码成垛，以实现包装箱的搬运，装卸，运输，存储等物流活动，码垛可分为人工码垛和自动码垛，在80年代以前，码垛操作几乎都由人工完成。主要是因为此时包装箱轻，尺寸变化不大，吞吐量少。随着技术的发展，人工码垛的方式已经退出了历史舞台，取而代之的是自动码垛，与人工码垛相比，自动码垛可以提高包装箱的搬运速度，可以获得一致的垛型，减少了工厂事故的发生及包装箱的损伤，提高了工作效率。近20年来，随着机器人技术的快速发展，码垛机器人被广泛运用于各种行业，如饮料行业，汽车行业，机械装配行业，食品行业等，其地位也越来越重要。同时随着公司产品越来越多，广大公司不再满足传统单一的码垛方式。因此，越来越多的公司投入大量的人力物力来开发新的码垛系统，目的是开发出多种形式的码垛方式，进而提高码垛效率，降低物流成本。
现今，半自动、全自动码垛机，通过不断改进，已广泛用于石油化工粉粒产品、化肥、粮食、食品、饮料、药品、水泥等袋装和箱装物料的码垛作业。
而现今企业的抓手码垛机无法实现一机多产品、一机多盘、一机多线等情况。抓手码垛机本身无法对对象进行识别检测。一旦产品(或包装件)类型、参数发生频繁变化，必然导致抓手码垛机无法快速识别，空等时间过长，无法适应对象和环境的快速变化。
近年来，由于可编程控制器（PLC）具有功能强、可靠性高、适应性好、编程简单、控制灵活方便、体积小等优点，在工业生产线中得到了广泛应用，被誉为当代工业自动化的三大支柱之一。以PLC和交流伺服系统为基础组成的码垛机，控制系统简洁、方便，自动化程度较高，可极大提高生产效率。
而今大部分文章是讲述码垛机的整体控制系统的设计，很少涉及码垛机在码垛过程的控制逻辑，所以有必要研究码垛机的逻辑控制算法。因此本文基于应用了PLC HMI 伺服驱动的抓手码垛机，设计了一种可以实现多垛位选择和多品种变换码垛机的路径算法。本算法可以实现单个品种和多个品种在各个垛位上的选择码放，具有极强的通用性。
目前，发达国家的码垛机器人在码垛市场的使用率达到了百分之九十，码垛机器人可以完成工厂中的大部分码垛任务，1974年，全球第一台工业机器人IR6由瑞典的ABB公司研制成功，该机器人主要用于原料的抓取和搬运，经过四十年的发展，日本，德国，韩国，意大利，美国，瑞典等国家在工业机器人上投入了大量的人力和物力，成功研制出了自己的码垛机器人，最具代表性的如日本的FANUC系列，德国KUKA系列，瑞典的ABB系列等。
与国外相比，我国的码垛机器人技术还落后很多，生产的控制器和伺服电机很难满足码垛技术的需求，造成吞吐量低，抓取载荷小及精度差。但经过20多年的发展，我国已经形成了一些具有优势的工业机器人研究机构和企业。在国家的大力支持下，现在我国有200多家单位来研制各种用途的机器人，其中从事工业机器人相关产业的研发的企业有60多家，另外国内一些著名的高等院校和科研机构也在从事工业机器人相关工作的研发工作。
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2. 研究的基本内容与方案

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基本内容：

1.分析码垛机器人和二维布局的研究现状，并着重分析码垛机器人不同控制器的特点，结合国内外研究码垛机器人码垛模式的现状。

2.针对码垛方式的不足，提出错位码垛算法，将错位码垛算法应用到码垛机器人码垛过程中，提供规划算法和理论基础。

3.分析码垛机器人的工作空间，掌握码垛机器人的性能。结合KEBA控制器的特点，提出开发错位码垛功能的具体方案。该方案包括错位码垛模块和错位码垛规划软件的开发，三者紧密联系，共同实现本课题所要求的错位码垛功能。

4.设计码垛实验来证明码垛出的垛型是否为最优垛型。

研究目标：

在现代化包装线中，机械臂负责把各种不同大小的包装盒排放成标准尺寸的垛堆，然后再包装和搬运。由于包装盒的大小不一，尺寸变化范围较大，故需利用错位码垛规划及其与码垛机器人控制融合的研究来设计一种算法，使不同大小和数量的包装盒都能排放成相同尺寸的垛堆。