为满足现代物流行业的需要,众多高校和研究机构开设物流相关专业,培养新形势下的物流人才,因此实验教学型设备愈加受到关注。在众多的物流设备中,堆垛机由于其系统复杂、功能繁多,具有跨多学科交叉学习的特点。并且作为自动化立体仓库中的核心搬运设备,堆垛机的学习是物流设备学习和物流过程学习的重中之重。但是传统的教学型堆垛机存在易损坏、易缺失以及教学过程中学生代入感不强等问题,甚至发生学生操作不当引起人身和设备安全事故。本文针对上述存在的问题设计一款用于教学条件下的堆垛机系统,旨在为高校学生提供更好的教育环境和提升理论教学水平。考虑实际堆垛机的功能需求和设计思路及原则提出总体方案,所设计的堆垛机在设计中突出教学功能,包括教师使用的教学指挥和渲染堆垛机作业过程的虚拟现实和增强感知。使用智能制造数字化设计仿真平台作为线上教学基础,线下教学使用地面实物控制柜操作,帮助学生实现因人而异和个性化发展。对堆垛机理论学习中的重点问题速度控制进行详细介绍,使用MATLAB/Simulink软件建立堆垛机速度控制的仿真模型,得出堆垛机系统的速度控制优化结果。从教育角度分析所设计的堆垛机系统,搭建开放式实验平台,通过小样本测试判断堆垛机系统对学生学习的影响。堆垛机运行控制的线下环节采用西门子SIMATIC S7-1200,线上环节采用三菱FX1N作为电气控制器。两种控制方式的通讯分别采用以太网通讯和串口通讯,帮助学生更多了解常用可编程逻辑单元的联通方式。增加理论教学内容,对堆垛机速度控制进行优化,具体设计基于模糊PID控制的速度控制器,实现根据目标位置远近来判断加减速作业方式。结果显示采用模糊PID方法具有响应及时、鲁棒性好的特点,能够更好的达到预期控制性能。在教育角度分析中,设立七个方面的评价反馈,结果表明使用该实验教学型堆垛机系统对提升学生的学习动机有显著效果。本文所设计的堆垛机设计初衷是促进高校创新型人才培养,希望通过加强教学辅助设备的功能,为在校学生实践教学环节提供以人为本、因材施教和个性化发展的教学方式。所设计的堆垛机能满足运行过程中的各项性能指标要求,符合实际教学应用的可用性。