JP2020527471A - 現場ギャップ検査用モジュール式クローラロボット - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、「作動センサモジュールおよび現場ギャップ検査ロボットのための方法」と題された米国特許出願第15/652805号(2017年7月18日に同日出願)に関連し、その全内容は参照により本明細書に組み込まれています。
110 ロボットクローラ
112 拡張可能な本体
114 前部牽引モジュール
116 中間牽引モジュール
118 後部牽引モジュール
120 センサモジュール
122 センサモジュール
124 テザーコネクタ
126 テザーコネクタ
130 テザーリール
132 テザー
134 端部コネクタ
136 締結具
138 締結具
142 サーボモータ
144 張力管理ロジック
146 固定接続
148 ワイヤ
150 制御ユニット
152 コンピューティングシステム
154 メモリ
156 プロセッサ
158 入力/出力(I/O)インターフェース
160 検査制御モジュール
162 検査経路データソース
164 視覚データソース
166 試験データソース
168 センサプロトコルデータソース
170 視覚表示モジュール
172 データ表示モジュール
174 自律ナビゲーションモジュール
176 手動ナビゲーションモジュール
178 検査モジュール
180 クローラ構成モジュール
182 クローラ調整モジュール、クローラ調整
184 クローラコマンド
186 拡張/折り畳みコマンド
188 移動コマンド
190 方向転換コマンド
192 牽引モードコマンド
194 位置センサコマンド
196 データ取得コマンド
200 現場ギャップ検査システム
210 ロボットクローラ
212 折り畳まれたクローラ幅
214 拡張クローラ幅
220 環状ギャップ、機械
222 入口ギャップ
224 周囲の円筒状部材
226 円筒状中央部材、中央円筒状部材
228 環状ギャップ幅
230 保持部材
232 入口ギャップ幅
234 内面、対向面
236 外面、対向面
240 牽引モジュール
242 牽引モジュール
244 牽引モジュール
246 拡張可能な本体
502 機械
510 ロボットクローラ
520 環状ギャップ
522 入口ギャップ
524 入口端部
526 ギャップ長
528 閉鎖端部
530 線
532 線
600 ロボットクローラ
602 テザーコネクタモジュール
610 拡張可能な本体
612 前部フレーム
614 中間フレーム
616 後部フレーム
618 側方部材
620 側方部材
622 フレームアタッチメント
624 フレームアタッチメント
626 フレームアタッチメント
627 緊急解放部
628 フレームアタッチメント
629 緊急解放部
630 延長リンク部材
632 延長リンク部材
634 旋回アタッチメント
636 旋回アタッチメント
638 旋回アタッチメント
640 旋回アタッチメント
642 第1のリンク
644 第1のリンク
646 第2のリンク
648 第2のリンク
650 旋回アタッチメント
652 旋回アタッチメント
654 リニアアクチュエータ
656 リニアアクチュエータ
660 牽引モジュール
662 牽引モジュール
664 牽引モジュール
666 固定外側フレーム
668 固定外側フレーム
670 固定外側フレーム、インターフェース
672 回転内側フレーム
674 回転内側フレーム
676 回転内側フレーム
678 ローラ
680 ローラ
682 ローラ
684 インターフェース
686 インターフェース
688 インターフェース
690 インターフェース
692 視覚センサモジュール
694 視覚センサモジュール
696 視覚センサモジュール
698 視覚センサモジュール
800 多方向牽引モジュール
810 固定外側フレーム
812 アタッチメント特徴部
814 アタッチメント特徴部
816 電気的相互接続
820 回転フレーム
822 アクチュエータ
824 基準円弧
826 基準円弧
830 ローラアセンブリ
832 ローラ
834 ローラ
836 ベルト
838 ベルト
840 ローラ
842 ローラ
844 軸アセンブリ
846 軸アセンブリ
848 中央旋回アタッチメント
850 中央旋回アタッチメント
852 共通平面
854 平面、動作面
856 平面、動作面
858 平面、動作面
860 平面、動作面
870 ローラ構成アクチュエータ
871 ロック機構
872 ラチェット端部
874 ラチェット端部
876 爪部材
878 爪部材
880 ばね
882 動力解放機構
884 形状記憶合金ワイヤ
886 レバーアーム
888 レバーアーム
890 手動緊急解放部
892 手動緊急解放部
894 手動解放レバー
896 手動解放レバー
1200 接続リンク
1210 第1の伸縮部材部分
1212 第2の伸縮部材部分
1214 ばね
1220 変位トランスデューサ
1302 ギャップ
1304 機械表面
1306 機械表面
1310 ロボットクローラ
1312 前部牽引モジュール
1314 中間牽引モジュール
1316 後部牽引モジュール
1320 センサモジュール
1322 センサモジュール
1324 センサモジュール
1326 センサモジュール
1330 第1の表面視野
1332 第2の表面視野
1334 ギャップ視野
1336 ギャップ視野
1338 ギャップ視野
1340 ギャップ視野
1400 ナビゲーションセンサモジュール
1410 モジュールハウジング
1412 装着インターフェース
1414 締結具
1416 締結具
1420 カメラ
1500 目視検査モジュール
1510 モジュールハウジング
1512 装着インターフェース
1514 締結具
1516 締結具
1520 カメラ
1522 カメラ
1524 カメラ
1530 光源
1532 光源
1534 光源
1536 光源
1538 光源
1540 センサインターフェース
1542 装着面
1544 締結具レセプタクル
1546 コネクタ
1548 コネクタ
1700 ウェッジ締め付け度評価モジュール
1702 機械的試験アセンブリ
1710 モジュールハウジング
1712 装着インターフェース
1714 締結具
1716 締結具
1800 電磁コア不完全性検出器モジュール
1802 電気試験アセンブリ
1810 モジュールハウジング
1812 装着インターフェース
1814 締結具
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1840 センサインターフェース
1842 装着面
1844 締結具レセプタクル
1846 コネクタ
1848 コネクタ
1900 端部領域検査モジュール
1910 モジュールハウジング
1912 装着インターフェース
1914 締結具
1916 締結具
1918 コネクタ
1920 コネクタ
1922 固定カメラ
1924 光源
1926 光源
1928 光源
1930 延長部材
1932 固定マウント
1934 固定部分
1936 伸縮部分
1938 摺動可能に位置決め可能なジョイント
1940 摺動可能な磁気パッド
1942 摺動可能な磁気パッド
1944 摺動可能な磁気パッド
1946 摺動可能な磁気パッド
1948 ブラケット
1950 ブラケット
1960 回転カメラアセンブリ
1962 回転ハウジング
1964 カメラ
1966 光源
1968 電子機器モジュール
1970 モータモジュール
2100 機械的位置決めモジュール
2102 ギャップ
2104 第1の表面
2106 第2の表面
2108 リップ
2110 ロボットクローラ
2120 装着インターフェースハウジング
2130 機械的位置決めアセンブリ
2140 センサインターフェースハウジング
2300 積層構成
2302 クローラセンサインターフェース
2304 牽引モジュール
2310 センサモジュール
2312 モジュールハウジング
2314 装着インターフェース
2316 センサインターフェース
2320 センサモジュール
2322 モジュールハウジング
2324 装着インターフェース
2326 センサインターフェース
2330 センサモジュール
2332 モジュールハウジング
2334 装着インターフェース
Claims (25)
- 折り畳み状態と拡張状態との間で移動可能である拡張可能な本体(112、246、610)と、
前記拡張可能な本体(112、246、610)に取り外し可能に接続され、機械(220、502)の環状ギャップ(220、520)内の対向面(234、236)に係合するように構成された複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)と、
前記拡張可能な本体(112、246、610)に取り外し可能に接続され、前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)によって位置決めされた複数のセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)であって、前記機械(220、502)の前記環状ギャップ(220、520)を検査するための複数のセンサタイプを含む複数のセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)と、
を含むロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。 - 前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)は、回転可能なフレーム内に配置された牽引ローラを含み、前記回転可能なフレームは、軸方向移動のための第1の位置と半径方向移動のための第2の位置との間で制御可能に移動する、請求項1に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記回転可能なフレームは、軸方向移動のための前記第1の位置と半径方向移動のための前記第2の位置との間で任意の方向に移動するために、360度の弧の周りで制御可能に移動する、請求項2に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)は、少なくとも90度の弧の周りで回転可能であり、前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)の移動方向を前記90度の弧に沿った複数の位置に制御可能に位置決めするための位置エンコーダを含む、請求項1に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)は各々、フラットモードと障害物クリアランスモードとの間で移動可能な一組の位置決め可能なローラ(678、680、682、832、834、840、842)を含み、前記一組の位置決め可能なローラ(678、680、682、832、834、840、842)の各々は回転軸を有し、前記フラットモードは、前記一組の位置決め可能なローラ(678、680、682、832、834、840、842)の各回転軸を第1の平面に整列させ、前記クリアランスモードは、前記一組の位置決め可能なローラ(678、680、682、832、834、840、842)の各回転軸を少なくとも2つの異なる平面(854、856、858、860)に整列させる、請求項1に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)の各々の前記一組の位置決め可能なローラ(678、680、682、832、834、840、842)は、牽引ベルト(836、838)を支持し、前記クリアランスモードは、前記一組の位置決め可能なローラ(678、680、682、832、834、840、842)の周りの牽引ベルト経路を規定し、前記牽引ベルト経路は、主牽引面、前記主牽引面から傾斜した少なくとも1つの上昇牽引面、および戻り面で前記牽引ベルト(836、838)を位置決めする、請求項5に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)の各々の前記一組の位置決め可能なローラ(678、680、682、832、834、840、842)は、前記一組の位置決め可能なローラ(678、680、682、832、834、840、842)を、前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)からの制御信号なしに前記クリアランスモードから前記フラットモードに移動させる少なくとも1つの手動緊急解放部(890、892)を含む、請求項5に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)は、前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)のうちの少なくとも1つに配置された複数のセンサインターフェース(684、686、688、690、1540、1840、2316、2326)を含み、前記複数のセンサインターフェース(684、686、688、690、1540、1840、2316、2326)の各々は、前記複数のセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)のうちの少なくとも1つのための装着インターフェース(1412、1512、1712、1812、1912、2314、2324、2334)およびセンサデータチャネルを提供する、請求項1に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記折り畳み状態は、前記機械(220、502)の前記環状ギャップ(220、520)の入口ギャップ幅(232)よりも小さい第1の厚さで前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)を位置決めし、前記拡張状態は、前記入口ギャップ幅(232)より大きく、前記機械(220、502)の前記環状ギャップ(220、520)の作業ギャップ幅以下の第2の厚さで前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)を位置決めし、前記機械(220、502)は、発電機、電動モータ、またはターボ機械から選択される、請求項1に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)からの制御信号なしに、前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)を前記拡張状態から前記折り畳み状態に変換するように構成された少なくとも1つの手動緊急解放部(890、892)をさらに含む、請求項1に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)は、前部牽引モジュール(114、242、660、662、664、800、1312、2304)、後部牽引モジュール(118、242、660、662、664、800、1316、2304)、および中間牽引モジュール(116、242、660、662、664、800、1314、2304)を含み、前記拡張可能な本体(112、246、610)は、
前記前部牽引モジュール(114、242、660、662、664、800、1312、2304)を前記後部牽引モジュール(118、242、660、662、664、800、1316、2304)に対して第1の方向に動かすための少なくとも1つのリニアアクチュエータ(654、656、822)と、
前記前部牽引モジュール(114、242、660、662、664、800、1312、2304)と前記中間牽引モジュール(116、242、660、662、664、800、1314、2304)との間、および前記中間牽引モジュール(116、242、660、662、664、800、1314、2304)と前記後部牽引モジュール(118、242、660、662、664、800、1316、2304)との間の少なくとも1つの関節リンク部材(630、632)であって、前記少なくとも1つのリニアアクチュエータ(654、656、822)が前記後部牽引モジュール(118、242、660、662、664、800、1316、2304)に対して前記前部牽引モジュール(114、242、660、662、664、800、1312、2304)を動かすときに、前記第1の方向に垂直な第2の方向に前記中間牽引モジュール(116、242、660、662、664、800、1314、2304)を動かすための、少なくとも1つの関節リンク部材(630、632)と、
を含む、請求項1に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。 - 前記拡張可能な本体(112、246、610)は、前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)を前記折り畳み状態で平面内に位置決めし、前記拡張可能な本体(112、246、610)は、前記環状ギャップ(220、520)の湾曲と相補的な円弧形状を有する、請求項1に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記拡張可能な本体(112、246、610)は、前記折り畳み状態と前記拡張状態との間のロボットクローラ幅を調整するために、前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)の間に少なくとも1つのリンク部材を含み、前記少なくとも1つのリンク部材はショックアブソーバを含む、請求項1に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記少なくとも1つのリンク部材は、前記ショックアブソーバの変位を測定するための変位トランスデューサ(1220)を含み、前記拡張状態における前記ロボットクローラ幅は、前記測定された変位に応じて調整される、請求項13に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記複数のセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)は、ナビゲーションセンサ、目視検査センサ、構造試験センサ、または電気試験センサから選択される複数のセンサタイプを含む、請求項1に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記複数のセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)は、第1のセンサタイプを有する第1のセンサモジュールと、前記第1のセンサタイプとは異なる第2のセンサタイプを有する第2のセンサモジュールと、を含み、前記第1のセンサモジュールは、前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)の第1のセンサインターフェースに接続された第1の装着インターフェースと、前記第2のセンサモジュールの第2の装着インターフェースに接続された第2のセンサインターフェースと、を有する、請求項1に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- 前記機械(220、502)内の検査中に前記機械(220、502)の外側に位置決めされた制御システムから制御信号を受信するための通信チャネルをさらに含む、請求項1に記載のロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)。
- ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)の拡張可能な本体内(112、246、610)に複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)を構成するステップであって、前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)は複数のセンサインターフェース(684、686、688、690、1540、1840、2316、2326)を含む、ステップと、
複数のセンサタイプから複数のセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)を選択するステップと、
前記複数のセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)を前記複数のセンサインターフェース(684、686、688、690、1540、1840、2316、2326)に取り付けるステップと、
前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)を機械(220、502)の環状ギャップ(220、520)に挿入するステップと、
前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)の前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)が前記環状ギャップ(220、520)の対向面(234、236)に係合するように、前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)の前記拡張可能な本体(112、246、610)を拡張するステップと、
前記複数のセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)を使用して検査経路に沿って複数の検査試験を実行するステップと、
を含む方法。 - 前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)内に配置された複数の牽引ローラの向きを回転させることにより、前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)の軸方向運動および半径方向運動を使用して前記環状ギャップ(220、520)内で前記検査経路を横断するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 前記複数の牽引ローラの各々は、回転可能なフレーム内に配置され、前記回転可能なフレームは、軸方向運動のための第1の位置と半径方向運動のための第2の位置との間で少なくとも90度の弧の周りを制御可能に移動し、前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)が移動しているときに適所に固定される、請求項19に記載の方法。
- フラットモードと障害物モードとの間で前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)の各々について一組の位置決め可能なローラ(678、680、682、832、834、840、842)を調整するステップをさらに含み、前記一組の位置決め可能なローラ(678、680、682、832、834、840、842)の各々は回転軸を有し、前記フラットモードは、前記一組の位置決め可能なローラ(678、680、682、832、834、840、842)の各回転軸を平面に整列させ、前記障害物モードは、前記一組の位置決め可能なローラ(678、680、682、832、834、840、842)の各回転軸を少なくとも2つの異なる平面に整列させる、請求項18に記載の方法。
- 前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)は、前部牽引モジュール(114、242、660、662、664、800、1312、2304)、後部牽引モジュール(118、242、660、662、664、800、1316、2304)、および中間牽引モジュール(116、242、660、662、664、800、1314、2304)を含み、前記拡張可能な本体(112、246、610)を拡張するステップは、前記前部牽引モジュール(114、242、660、662、664、800、1312、2304)および前記後部牽引モジュール(118、242、660、662、664、800、1316、2304)が前記環状ギャップ(220、520)の第1の表面(2104)に係合し、前記中間牽引モジュール(116、242、660、662、664、800、1314、2304)が前記第1の表面(2104)に対向する前記環状ギャップ(220、520)の第2の表面(2106)に係合するように、前記前部牽引モジュール(114、242、660、662、664、800、1312、2304)を前記後部牽引モジュール(118、242、660、662、664、800、1316、2304)に対して第1の方向に移動させ、前記中間牽引モジュール(116、242、660、662、664、800、1314、2304)を前記第1の方向に垂直な第2の方向に移動させるステップを含む、請求項18に記載の方法。
- 前記複数のセンサタイプは、ナビゲーションセンサ、目視検査センサ、構造検査センサ、または電気検査センサから選択され、前記方法は、
前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)上の前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)を前記環状ギャップ(220、520)の前記少なくとも1つの表面から分離するために、前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)の前記拡張可能な本体(112、246、610)を折り畳むステップと、
前記ロボットクローラ(110、210、510、600、1310、2110)を入口ギャップ(222、522)を通して前記機械(220、502)の前記環状ギャップ(220、520)から取り外すステップであって、前記入口ギャップ(222、522)、前記環状ギャップ(220、520)の環状ギャップ幅(228)よりも小さい入口ギャップ幅(232)を有する、ステップと、
前記複数のセンサインターフェース(684、686、688、690、1540、1840、2316、2326)に取り付けられた前記複数のセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)の中から、少なくとも第1のセンサタイプの第1のセンサモジュールを取り外すステップと、
少なくとも前記第1のセンサタイプとは異なる第2のセンサタイプの第2のセンサモジュールを前記複数のセンサインターフェース(684、686、688、690、1540、1840、2316、2326)に取り付けるステップと、
をさらに含む、請求項18に記載の方法。 - 機械(220、502)の環状ギャップ(220、520)内の対向面(234、236)に係合するように構成された複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)であって、前記機械(220、502)は、発電機、電動モータ、またはターボ機械から選択される、複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)と、
前記複数の多方向牽引モジュール(114、116、118、240、242、244、660、662、664、800、1312、1314、1316、2304)を受け入れて位置決めするように構成され、折り畳み状態と拡張状態との間で移動可能である拡張可能な本体(112、246、610)と、
前記拡張可能な本体(112、246、610)に接続され、かつ少なくとも1つのセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)を受け入れるように構成された装着インターフェース(1412、1512、1712、1812、1912、2314、2324、2334)を各々が提供する複数のセンサインターフェース(684、686、688、690、1540、1840、2316、2326)と、
前記機械(220、502)の前記環状ギャップ(220、520)を検査するための複数のセンサタイプを含む複数のセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)であって、前記複数のセンサインターフェース(684、686、688、690、1540、1840、2316、2326)に取り外し可能に取り付けられるように構成された複数のセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)と、
を含むモジュール式ロボットシステム。 - 前記複数のセンサモジュール(120、122、692、694、696、698、1320、1322、1324、1326、1400、2310、2320、2330)は、第1のセンサタイプを有する第1のセンサモジュールと、前記第1のセンサタイプとは異なる第2のセンサタイプを有する第2のセンサモジュールと、を含み、前記第1のセンサモジュールは、第1のセンサインターフェースに接続された第1の装着インターフェースと、前記第2のセンサモジュールの第2の装着インターフェースに接続された第2のセンサインターフェースと、を有する、請求項24に記載のモジュール式ロボットシステム。
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