堆垛机是整个自动化立体仓库的核心设备，通过手动操作、半自动操作或全自动操作实现把货物从一处搬运到另一处。它由机架、水平行走机构、提升机构、载货台、货叉及电气控制系统构成。
立体仓库采用了自动化物流仓储设备-堆垛机，实现立体库存储的自动化管理，达到及时自动为输送线补给货物和空托盘，同时在输送线上实现及时为下一工位输送货物，运用堆垛机的仓储货架系统按仓储货架的列、层、行的所处储位各自编码，可以完成选定储位主动地出入库，也有利于使用电子计算机开展在库管理。
堆垛机由行走电机通过驱动齿轮带动滑车在下面导轨上做水平行走，由提升电机带动载货台做垂直升降运动，由载货台上的货叉做伸缩运动。通过上述三维运动可将指定货位的货物取出或将货物送入指定货位。堆垛机行走认址器用于测量堆垛机水平行走位置，提升认址器用于控制载货台升降位置，货叉方向使用接近开关定位。
通过光电识别，以及光通讯信号的转化，实现计算机控制，也可实现堆垛机控制柜的手动和半自动控制。同时采用优化的调速方法，减少堆垛机减速及停机时的冲击，大大缩短堆垛机的起动、停止的缓冲距离，提高了堆垛机的运行效率。
