Research of a gantry robot for pushing bulk materials loaded in portions into a container

Frontiers in Mechanical Engineering, 2026

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3389/fmech.2026.1817295
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Introduction Loading bulk materials into a container through a small upper hatch results in the formation of a cone-shaped pile that must be redistributed after each portion to ensure uniform filling. This paper presents the design, kinematic modeling, and experimental validation of a 4-DoF gantry robot developed for pushing and redistributing bulk materials inside a container under severe spatial constraints. A specialized end-effector, implemented as a rotatable rod with forward-facing blades, enables planar redistribution of the deposited material. Methods A complete kinematic model based on the Denavit–Hartenberg method was derived for reliable control of the end-effector position and orientation. Analytical relationships were derived that determine the redistributed layers using geometric methods. Based on these analytical relationships, a redistribution algorithm was developed that takes into account the cone height, layer thickness, material density, and container geometry. Results Analytical relationships describing the geometry of the redistributed layers were obtained, enabling the development of an algorithm for pushing material parallel to the container bottom. A physical prototype was fabricated, and experimental studies were conducted to measure the normal stresses acting on the pusher rod during material displacement. Discussion The results confirm the effectiveness of the proposed robot design and control approach in achieving uniform redistribution of bulk material loaded in portions within a constrained container environment.