KR20110033389A - 파이프 청소 로봇 - Google Patents

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KR20110033389A
KR20110033389A KR1020090090872A KR20090090872A KR20110033389A KR 20110033389 A KR20110033389 A KR 20110033389A KR 1020090090872 A KR1020090090872 A KR 1020090090872A KR 20090090872 A KR20090090872 A KR 20090090872A KR 20110033389 A KR20110033389 A KR 20110033389A
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pipe
coupled
cleaning robot
suction
support arm
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KR1020090090872A
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최용호
김태훈
조기수
박영준
김현구
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

파이프 청소 로봇이 개시된다. 파이프 내부를 청소하는 파이프 청소 로봇으로서, 중공형의 몸체부와; 상기 몸체부로부터 방사방향으로 신축 가능하게 연장되는 복수의 다리부와; 상기 복수의 다리부의 단부에 각각 결합되는 구동휠과; 상기 몸체부의 전방에 상기 몸체부에 회전 가능하게 결합되는 회전부와; 상기 회전부에 결합되며, 상기 파이프의 내벽면 방향으로 신축 가능하게 연장되는 지지암; 및 상기 지지암의 단부에 결합되어 상기 파이프 내벽면을 닦아내는 브러쉬를 포함하는 파이프 청소 로봇은, 파이프 내부의 청소를 위해 안정적으로 파이프 내부를 주행할 수 있고, 흡입력을 강화하여 파이프 내부의 청소 작업 효율을 높일 수 있다.
파이프, 브러쉬, 석션, 청소

Description

파이프 청소 로봇{Pipe cleaning robot}
본 발명은 파이프 청소 로봇에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 파이프 내부를 주행하면서 파이프 내벽면에 부착된 이물질을 제거하는 파이프 청소 로봇에 관한 것이다.
파이프를 용접하여 파이프 라인을 구성할 경우, 파이프 간의 용접이 완료되면 파이프 내부 상태를 점검할 필요가 있다. 또한, 파이프 라인의 사용 중에도 파이프 내부 오염 상태를 점검하여 파이프 라인을 따라 이송되는 유체에 이물질이 유입되는 것을 방지할 필요가 있다.
파이프 내부의 오염 상태를 점검하여 보면 파이프 내부에는 더스트(dust), 물때, 기름때, 용접 시 발생하는 비드 등 많은 오염원이 존재한다. 이와 같은 오염원을 제거하기 위해서는 소구경 파이프의 경우에는 고압의 유체를 관통시켜 파이프 내부를 청소하게 된다.
한편, 사람이 투입될 수 있는 중/대구경 파이프인 경우에는 파이프 내부에 인력이 직접 투입되어 청소하게 되는데, 사람이 직접 파이프 내부에 투입되어 파이프 내부를 청소하는 경우 파이프 라인 내에 존재하는 유독가스나 공기 부족으로 질식할 위험이 있다.
따라서, 파이프 라인에 사람을 직접 투입하지 않고 파이프 내부 청소가 가능한 장비를 투입하여 파이프 내부를 청소하려는 시도가 있으나, 파이프 내부의 주행능력 및 센터링 문제, 브러쉬 절삭력 및 흡입력 등의 문제로 극히 일부분에만 적용되고 있는 실정이다.
본 발명은 파이프 내부의 청소를 위해 투입되는 장비가 안정적으로 파이프 내부를 주행할 수 있고 흡입력을 강화하여 파이프 내부의 청소 작업 효율을 높일 수 있는 파이프 청소 로봇을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 파이프 내부를 청소하는 파이프 청소 로봇으로서, 중공형의 몸체부와; 상기 몸체부로부터 방사방향으로 신축 가능하게 연장되는 복수의 다리부와; 상기 복수의 다리부의 단부에 각각 결합되는 구동휠과; 상기 몸체부의 전방에 상기 몸체부에 회전 가능하게 결합되는 회전부와; 상기 회전부에 결합되며, 상기 파이프의 내벽면 방향으로 신축 가능하게 연장되는 지지암; 및 상기 지지암의 단부에 결합되어 상기 파이프 내벽면을 닦아내는 브러쉬를 포함하는 파이프 청소 로봇이 제공된다.
상기 회전부에 결합되며, 상기 파이프 내부의 더스트를 흡입하는 석션부를 더 포함할 수 있다.
상기 석션부는, 상기 파이프의 내벽면 방향으로 연장되는 중공의 흡입바와; 일단이 상기 흡입바의 중공부에 연통되며 상기 몸체부의 중공부를 통하여 외부로 연장되는 석션파이프; 및 상기 석션파이프의 타단에 결합되는 흡입팬을 포함할 수 있다.
상기 복수의 다리부는, 상기 몸체부로부터 십자형의 4방향으로 연장될 수 있다.
상기 다리부는, 에어 실리더가 구비되어 길이방향으로 신축되는 세로바와; 상기 세로바의 단부에 상기 세로바의 횡방향으로 결합되는 가로바를 포함하며, 상기 구동휠은 상기 가로바의 양단부에 각각 회전가능하게 결합될 수 있다.
상기 구동휠에는 구동모터가 각각 결합될 수 있으며, 상기 구동모터는 개별적으로 제어될 수 있다.
상기 지지암은 에어 실린더를 포함할 수 있다.
상기 회전부의 전방에 결합되어 상기 파이프 내부에 빛을 제공하는 조명부와; 상기 조명부의 중앙부에 결합되어 상기 파이프 내부를 촬영하는 전방카메라를 더 포함할 수 있다.
상기 전방카메라에서 촬영된 화면으로부터 상기 파이프 내부의 상태를 확인 하여, 상기 다리부의 신축여부, 상기 구동휠의 구동여부, 상기 회전부의 회전여부, 상기 지지암의 신축여부 및 상기 브러쉬의 회전여부를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 브러쉬를 향하도록 상기 회전부에 결합되는 측방카메라를 더 포함할 수있다.
파이프 내부의 청소를 위해 투입되는 장비가 안정적으로 파이프 내부를 주행할 수 있고, 흡입력을 강화하여 파이프 내부의 청소 작업 효율을 높일 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 파이프 청소 로봇의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 청소 로봇의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 청소 로봇의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 청소 로봇의 측면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 파이프 청소 로봇(10), 몸체부(12), 다리부(14), 세로바(14a), 가로바(14b), 구동휠(16), 구동모터(17), 회전부(18), 회전판(18a), 회전바디(18b), 석션부(19), 흡입바(19a), 석션파이프(19b), 지지암(20), 브러쉬(22), 조명부(24), 전방 카메라(26), 측방카메라(28)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 파이프 청소 로봇(10)은, 파이프 내부를 청소하는 파이프 청소 로봇(10)으로서, 중공형의 몸체부(12)와, 몸체부(12)로부터 방사방향으로 신축 가능하게 연장되는 복수의 다리부(14)와, 복수의 다리부(14)의 단부에 각각 결합되는 구동휠(16)과, 몸체부(12)의 전방에 몸체부(12)에 대해 회전 가능하게 결합되는 회전부(18)와, 회전부(18)에 결합되며, 파이프의 내벽면 방향으로 신축 가능하게 연장되는 지지암(20) 및 지지암(20)의 단부에 결합되어 파이프 내벽면을 닦아내는 브러쉬(22)를 포함하여, 안정적으로 파이프 내부를 주행하면서 파이프 내부를 깨끗하게 청소할 수 있다.
몸체부(12)는 내부가 비어있는 중공형태이며, 몸체부(12)의 중공부에는 각종 케이블, 후술할 회전부(18)를 회전시키는 모터, 석션파이프(19b) 등이 위치하게 된다.
다리부(14)는 몸체부(12)에서 방사상으로 신축 가능하게 연장된다. 본 실시예에 따른 파이프 청소 로봇(10)이 파이프 청소를 위해 파이프 내부에 놓일 때에는 다리부(14)가 수축된 상태에 있고, 파이프 내부 청소 시에는 다리부(14)가 신장되어 다리부(14)의 단부에 각각 결합되는 구동휠(16)이 파이프 내벽면에 밀착되도록 하여 구동휠(16)이 회전하면서 파이프 내부를 따라 주행하도록 한다.
복수의 다리부(14)를 몸체부(12)에서 방사상으로 연장되도록 함으로써 몸체부(12)가 파이프의 내경의 중심부에 위치하도록 하여 파이프 청소 로봇(10)의 주행능력을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서는 다리부(14) 간에 형성되는 각도가 실질적으로 동일하게 하여 몸체부(12)를 지지하도록 하고, 다리부(14)를 몸체부(12)로부터 십자형의 4방향으로 연장되도록 구성하였다. 물론, 몸체부(12)를 지지하기 위해서 서로 대략 120도 각도를 이루는 3개의 다리부를 두는 형태도 가능하다.
다리부(14)는 일단부가 몸체부(12)에 결합되며, 에어 실리더가 구비되어 길이방향으로 신축되는 세로바(14a)와, 세로바(14a)의 타단부에 횡방향으로 결합되는 가로바(14b)를 포함할 수 있으며, 이 경우, 구동휠(16)은 가로바(14b)의 양단부에 각각 회전 가능하게 결합될 수 있다.
에어 실린더에 의해 다리부(14)를 신축되도록 함으로써 에어 실린더가 서스펜션(suspension) 역할을 하여 주행 시 파이프 내벽면으로부터의 충격을 흡수하여 파이프 청소 로봇(10)의 주행성능을 높일 수 있다. 예를 들면, 파이프의 내경의 진원도가 부족할 경우 파이프 청소 로봇(10)의 주행성능이 좋지 않을 수 있으므로 파 이프 내경의 형태에 따라 각 다리부(14)가 신축되도록 하여 파이프 청소 로봇(10)의 파이프 내부의 주행성능을 높이는 것이다.
구동휠(16)은 다리부(14)의 단부에 결합되어 몸체부(12)로부터 다리부(14)가 신장되는 경우 파이프 내벽면에 접촉하게 된다.
구동휠(16)을 구동시키기 위한 구동부가 결합될 수 있는데, 본 실시예에서는 구동휠(16)에 개별적인 구동모터(17)를 각각 결합시키고 이를 개별적으로 제어되도록 구성한 형태를 제시한다. 각각의 구동휠(16)에 결합되는 구동모터(17)를 개별적으로 제어함으로써 엘보우(elbow)나 T형 파이프에서 파이프 청소 로봇(10)의 주행을 원활히 할 수 있다.
회전부(18)는 몸체부(12)의 전방에 회전 가능하게 결합되어 몸체부(12)를 중심으로 회전하게 된다. 회전부(18)은 몸체부(12)에 회전 가능하게 결합되는 회전바디(18b)와 회전바디(18b)에 결합되는 회전판(18a)을 포함할 수 있다. 이 경우, 지지암(20)은 회전판(18a)에 결합되어 회전바디(18b)의 회전에 따라 지지암(20)이 회전한다.
지지암(20)은 파이프 내벽면 방향으로 신축 가능하게 연장되며 단부에는 브러쉬(22)가 회전 가능하게 결합된다. 본 실시예에 따른 파이프 청소 로봇(10)이 파이프 청소를 위해 파이프 내부에 놓일 때에는 지지암(20)이 수축된 상태에 있고 파이프 내부 청소 시에는 지지암(20)이 신장되어 지지암(20)의 단부에 결합되는 브러쉬(22)가 파이프 내벽면에 밀착된다.
지지암(20)은 에어 실린더를 포함할 수 있는데, 에어 실린더에 의해 지지 암(20)이 신축되도록 함으로써 에어 실린더가 서스펜션 역할을 하며 파이프 내벽면으로부터의 충격을 흡수하면서 브러쉬(22)가 파이프 내벽면을 닦아 내게 된다.
브러쉬(22)는 지지암(20)의 단부에 결합되어 파이프의 내벽면을 닦아낸다. 본 실시예에서는 원통형의 브러쉬(22)가 지지암(20)의 단부에 회전 가능하게 결합된 형태를 제시하고 있으나, 브러쉬(22)가 회전되지 않도록 지지암(20)에 결합되는 것도 가능하다.
회전부(18)의 회전으로 회전부(18)에 결합되는 지지암(20)이 회전하게 되고 지지암(20)의 단부에 결합된 브러쉬(22)가 회전하면서 파이프의 내벽면을 닦아내는 것이다.
본 실시예에서는 한 개의 지지암(20)이 회전부(18)에 결합된 형태를 제시하고 있으나 단부에 브러쉬(22)가 결합된 복수의 지지암(20)을 회전부(18)에 방사상으로 결합시키는 것도 가능하다.
석션부(19)는 회전부(18)에 결합되어 회전부(18)를 따라 회전하면서 파이프 내부의 더스트 등의 오염원을 흡입한다. 브러쉬(22)가 파이프 내벽면을 닦아 내면서 발생하는 찌꺼기, 파이프 내부에 존재하는 더스트 등의 이물질을 흡입하는 것이다. 이물질을 흡입하기 위한 흡입팬을 파이프 청소 로봇(10)의 내부에 장착하는 것도 가능하나 본 실시예에서는 이물질의 흡입력을 강화하기 위해 파이프 청소 로봇(10)의 외부에 흡입팬을 설치한다.
즉, 본 실시예에 따른 석션부(19)는 파이프의 내벽면 방향으로 연장되는 중공의 흡입바(19a)와, 일단이 흡입바(19a)의 중공부에 연통되며 몸체부(12)의 중공 부를 통해서 외부로 연장되는 석션파이프(19b) 및 석션파이프(19b)의 타단에 결합되는 흡입팬(도시하지 않음)을 포함한다.
파이프 청소 로봇(10)에 결합되는 흡입바(19a)를 석션파이프(19b)를 통해 파이프 청소 로봇(10)의 외부에 위치하는 대용량의 흡입팬과 연결하여 강력하게 파이프 내부의 이물질을 흡입하도록 한 것이다.
흡입바(19a)는 신축 가능한 주름관과, 주름관에 연통되는 흡입관을 포함할 수 있으며, 세로바(14a) 및 지지암(20)과 같이 파이프 내부 청소시 흡입관을 파이프 내벽면에 인접되도록 구성할 수 있다. 즉, 흡입관을 가이드하는 가이드레일를 회전판(18a)에 장착하고 가이드레일을 따라 흡입관이 슬라이딩되도록 구성하는 것이다. 흡입관의 슬라이딩에 따라 주름관은 신축하게 된다.
조명부(24)는 회전부(18)의 전방에 결합되어 파이프 청소 로봇(10)의 전방에 빛을 제공한다. 빛의 발광원으로는 다수의 LED를 이용하였다. 조명부(24)의 중앙부에는 파이프 청소 로봇(10)의 전방의 상태를 촬영할 수 있는 전방카메라(26)가 구비되어 있어 파이프 내부의 상태를 파악할 수 있다.
제어부(미도시)는 본 실시예에 따른 파이프 청소 로봇(10)의 각 구성요소의 작동상태를 조절하게 되는데, 사용시 회전부(18)의 전방에 결합된 전방카메라(26)를 통해 파이프 내부의 상태를 확인하면서 파이프의 외부에 있는 제어부를 통하여 파이프 청소 로봇의 각 구성부분을 제어하게 된다. 제어부가 장착된 제어장치는 파이프 청소 로봇을 조절하기 위해 유선으로 연결되거나 무선으로 파이프 청소 로봇에 연결될 수 있다.
제어부는 파이프의 형태에 따라 다리부(14)를 신장시키거나 축소시킬 수 있다. 예를 들면, T형, L형 파이프의 단면 변화부에서 다리부(14)를 신장 또는 축소시켜 파이프 청소 로봇(10)의 전진과 후퇴를 용이하게 하는 것이다. 또한, 제어부는 구동휠(16)을 구동시켜 파이프 청소 로봇(10)을 전진시키거나 후퇴시킬 수 있다. 소정 위치에 도달한 후 회전부(18)를 회전시켜 지지암(20)을 통해 회전부(18)에 결합된 브러쉬(22)를 회전시켜 파이프 내부를 닦아낼 수 있다. 그리고, 지지암(20)을 신장 시키거나 축소 시켜 브러쉬(22)가 파이프 내부에 일정한 압력을 가해 브러쉬(22)의 회전에 따른 청소를 효율적으로 할 수 있도록 한다.
그리고, 회전부(18)에는 브러쉬(22)의 작동상태 또는 브러쉬(22)에 의해 닦여진 파이프 내벽면의 상태를 파악하기 위해 브러쉬(22) 방향으로 향하는 측방카메라(28)가 구비될 수 있다. 이러한 측방카메라(28)는 회동이 가능하여 석션부(19)를 방향으로 회동할 수 있고 석션부(19)의 흡입상태를 파악하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 청소 로봇의 사용상태도이다. 도 4를 참조하면, 파이프 청소 로봇(10), 다리부(14), 구동휠(16), 회전부(18), 석션부(19), 지지암(20), 브러쉬(22), 조명부(24), 전방 카메라(26), 측방카메라(28), 파이프(30)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 파이프 청소 로봇(10)을 이용하여 파이프(30) 내부를 청소하기 위해서는 먼저, 파이프 청소 로봇(10)의 다리부(14), 지지암(20), 석션부(19)가 수축된 상태에서 청소하고자 하는 파이프(30) 내부에 내려 놓는다. 그리고, 다리부(14) 및 지지암(20)을 신장시켜 구동휠(16)과 브러쉬(22)를 파이프(30) 내벽면 에 접촉시킨다. 석션부(19)의 흡입바는 그 단부가 파이프(30) 내벽면에 접촉되지 않고 원활히 공기를 흡입할 수 있을 정도의 거리로 신장시키도록 한다. 이후, 구동휠(16)을 구동시켜 파이프 청소 로봇(10)을 파이프(30) 내부를 따라 이동시킴과 동시에 회전부(18)를 회전시켜 브러쉬(22) 및 석션부(19)가 회전하면서 파이프(30) 내부를 닦아내고 이물질을 흡입되도록 한다.
파이프 청소 로봇(10)의 이동과정에서 파이프 청소 로봇(10)의 조명부(24)를 통해 파이프 청소 로봇(10)의 전방에 빛을 비추고 전방카메라(26)를 통해 파이프(30) 내부의 상태를 파악하고, 측방카메라(28)를 통해 파이프(30)의 청소 상태를 파악한다. 이러한 파이프 청소 로봇(10)는 해 전방카메라(26), 측방카메라(28)를 이용하여 파이프(30) 내부 상태를 파악하면서 원격의 컨트롤러(도시하지 않음)를 통해 제어될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 청소 로봇의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 청소 로봇의 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 청소 로봇의 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파이프 청소 로봇의 사용상태도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 파이프 청소 로봇 12 : 몸체부
14 : 다리부 14a : 세로바
14b : 가로바 16 : 구동휠
17 : 구동모터 18 : 회전부
18a : 회전판 18b : 회전바디
19 : 석션부 19a : 흡입바
19b : 석션파이프 20 : 지지암
22 : 브러쉬 24 : 조명부
26 : 전방 카메라 28 : 측방카메라
30 : 파이프

Claims (10)

  1. 파이프 내부를 청소하는 파이프 청소 로봇으로서,
    중공형의 몸체부와;
    상기 몸체부로부터 방사방향으로 신축 가능하게 연장되는 복수의 다리부와;
    상기 복수의 다리부의 단부에 각각 결합되는 구동휠과;
    상기 몸체부의 전방에 상기 몸체부에 회전 가능하게 결합되는 회전부와;
    상기 회전부에 결합되며, 상기 파이프의 내벽면 방향으로 신축 가능하게 연장되는 지지암; 및
    상기 지지암의 단부에 결합되어 상기 파이프 내벽면을 닦아내는 브러쉬를 포함하는 파이프 청소 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전부에 결합되며, 상기 파이프 내부의 더스트를 흡입하는 석션부를 더 포함하는 파이프 청소 로봇.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 석션부는,
    상기 파이프의 내벽면 방향으로 연장되는 중공의 흡입바와;
    일단이 상기 흡입바의 중공부에 연통되며 상기 몸체부의 중공부를 통하여 외부로 연장되는 석션파이프; 및
    상기 석션파이프의 타단에 결합되는 흡입팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 청소 로봇.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 다리부는,
    상기 몸체부로부터 십자형의 4방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 파이프 청소 로봇.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다리부는,
    에어 실리더가 구비되어 길이방향으로 신축되는 세로바와;
    상기 세로바의 단부에 상기 세로바의 횡방향으로 결합되는 가로바를 포함하며,
    상기 구동휠은 상기 가로바의 양단부에 각각 회전가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 파이프 청소 로봇.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동휠에는 구동모터가 각각 결합되며,
    상기 구동모터는 개별적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 파이프 청소 로봇.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지암은 에어 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프 청소 로봇.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회전부의 전방에 결합되어 상기 파이프 내부에 빛을 제공하는 조명부와;
    상기 조명부의 중앙부에 결합되어 상기 파이프 내부를 촬영하는 전방카메라를 더 포함하는 파이프 청소 로봇.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전방카메라에서 촬영된 화면으로부터 상기 파이프 내부의 상태를 확인하여, 상기 다리부의 신축여부, 상기 구동휠의 구동여부, 상기 회전부의 회전여부, 상기 지지암의 신축여부를 조절하는 제어부를 더 포함하는 파이프 청소 로봇.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 브러쉬를 향하도록 상기 회전부에 결합되는 측방카메라를 더 포함하는 파이프 청소 로봇.
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