在传统的烟草物流中，通常利用人工对不规则烟包进行匹配和码垛，劳动强度大、工作时间久，导致工人容易疲劳和精力不集中，从而使得码垛出错或者码垛效率低下。针对以上问题，本文在对烟草物流配送中心烟包码垛流程进行了详细分析的基础上，设计了一种不规则烟包码垛机器人系统。该系统减少了人力成本，对烟草物流自动化水平的提高具有重要的理论价值和现实意义。
　　首先，对不规则烟包码垛机器人系统需求进行了分析，设计出码垛机器人系统总体方案，利用V-REP仿真软件对总体方案进行建模和仿真演示，为后续不规则烟包码垛机器人系统的具体实现打下基础。
　　其次，根据不规则烟包码垛机器人系统的总体方案，对其中的硬件进行设计和改进。针对不规则烟包匹配问题，设计了翻转机构，将烟包翻转180度和正姿态的烟包进行匹配，该装置结构轻巧、动作迅速。为了确保码垛机器人稳定抓取烟包，设计了矫正机构对烟包位姿进行调整。通过改进托盘管理装置，在码垛过程中增加了托盘自动升降功能，减小了码垛机器人工作范围，消除了码垛机器人因动作范围过大产生的剧烈抖动问题。
　　然后根据整个系统的码垛流程，改进了码垛机器人系统的路径选择算法，在相邻烟包的匹配过程中添加了一个缓冲区，减少了码垛过程中机器人往返路径和抓手抓放动作，在码垛的最后阶段，采用不匹配直接码放方式，减少烟包匹配次数，该算法减少了码垛过程中存在的多余动作，缩短了整体码垛时间。在码垛机器人轨迹规划过程中，提出3-5-3样条函数插补，再利用改进模拟退火遗传算法来优化码垛机器人运行时间，通过MATLAB仿真结果验证了该优化方法的合理性。
　　最后，在宜昌市烟草物流配送中心对不规则烟包码垛机器人系统进行测试，分析测试数据可得烟包码垛速度大于700包/h，条烟损坏率和码垛出错率均小于0.1%，设备运行噪声不高于72dB。该码垛机器人系统的各项指标均能达到物流配送中心的码垛要求，提高了烟草物流的自动化水平。