物流行业中码垛机器人代替人工,能够连续高质量完成同一种货物在托盘上的码垛作业,从而不仅能减少人工劳动强度,降低成本投入,而且能提高码垛效率,提升企业整体生产效率。而混箱码垛是智慧物流发展趋势下机器人自动码垛尚需攻克的环节,以往依赖人工经验的码垛工作不足以应对混箱码垛的需求。大量碎片式订单的出现对机器人自动码垛在最优化、个性化等方面提出更高的要求。因此,如何规划合理的机器人混箱码垛的方案受到越来越多企业和资本的关注。本文以仓储物流中混箱码垛问题为研究对象,基于实际场景中码垛需求,考虑码垛结构的稳定性,构建以空间利用率与时间效率为优化目标的混箱码垛模型。并设计一种基于订单特性的启发式快速混箱码垛算法,以实际码垛订单作为输入,由该算法直接得到混箱码垛方案,生成含有每个箱子空间位置以及调度顺序的供箱序列。在码垛的后续环节,将由机器人按照该供箱序列,依次抓取摆放箱子。为验证混箱码垛结果的合理性,本文利用Unity设计一个可视化的混箱码垛仿真平台,不仅能直接通过导入订单后展示算法生成的混箱码垛垛型,且能动态仿真展示码垛过程的详情步骤,为实际码垛过程提供有效技术支持。本课题研究的主要内容有以下几个方面:设计一种基于订单特性的启发式快速混箱码垛算法,对于实际订单中待码垛的箱型数据,首先按照箱子数量划分为强、弱异构垛型列表。其次考虑稳定性,对于弱异构垛型通过动态规划策略得到上下层相互咬合的稳定垛型。最后对得到的稳定垛型生成含有垛型空间位置以及码放次序的供箱序列。对于强异构垛型数据,基于启发式规则构造组合块,在不断生成的剩余空间中动态拼接最优层得到每个托盘对应的稳定垛型。最后设计了其供箱序列。通过两类基于实际的用例以及研究三维装箱的经典用例测试,并与搜索的其他文献算法对比码垛效果与码垛效率,实验结果表明提出算法可以解决当问题的异构性增强时,求解时间将急剧增加的短板,提高算法的工程应用性。设计用于机器人控制的混箱码垛系统,用以在实际场景下调度机器人开始码放工作前,验证算法得到的混箱码垛结果的合理性。结合实际场景下以Excel订单形式作为数据来源,用户通过导入待码垛的Excel订单,系统对待码垛订单中的箱子信息进行提取并建立相应的标准化箱子模型。满足以订单作为码垛输入的需求,避免手动输入错误的情况。用户通过Unity和数据库的传输接口,将算法最终生成的供箱序列存入数据库,待机器人获取箱子的空间位置和调度顺序进行实际自动码垛。简化码垛编程过程。适用于多台机器人并行码垛,提高码垛效率。该系统利用Unity搭建可进行仿真展示混箱码垛最终垛型的可视化,并且仿真动态码垛的过程,实现工业控制的数字化。