CN108927988A - 使用现场增材制造的运输结构的机器人装配 - Google Patents

Abstract

公开了用于运输结构的组件或其部分的灵活的现场增材制造的技术。用于运输结构的自动化装配系统可以包括多个自动化构造器以装配运输结构。在一个方面，装配系统可跨越从粉末生产到回收的完整垂直集成生产过程。至少一些自动化构造器能够在控制系统的引导下以自动化方式在站之间移动。第一自动化构造器可以包括3‑D打印机以打印组件的至少一部分，并在运输结构的装配期间将组件传送到自动化构造器中的第二个以进行安装。自动化构造器也可以适用于利用传感器执行各种不同的任务以使能机器学习。

Description

使用现场增材制造的运输结构的机器人装配

技术领域

本公开总体涉及制造，并且更具体地涉及用于使用3-D打印来制造车辆、飞机、船只和其他运输结构的灵活和自动化装配技术。

背景技术

传统的制造设施可能涉及显著不灵活的工厂基础设施来大量生产产品。例如，工厂可以使用在装配线上操作的固定机器人装配系统来实现大量高效生产。不灵活的工厂基础设施通常会限制制造系统仅制造诸如车辆、摩托车、船只和飞机等的少数运输结构型号，并且即使如此，运输结构的每个型号对于工具而言可能是昂贵的。如果工厂永久或长期配置为生产一个或多个表现不佳的型号，则工厂可能因为工厂和加工摊销成本而面临财务困难，并且在亏损的情况下操作。更具体地说，由于工厂不灵活，需要在将工厂资源从生产表现不佳的产品转变为生产新产品或更多商业上成功的现有产品以及其他限制之前进行加工摊销，所以工厂在这些情况下可能未被充分利用。

此外，在增材制造(additive manufacturing,AM)技术对于用于运输结构的组件或其部分的三维(3-D)打印可能是期望的情况下，这样的制造厂通常要么将AM功能外包，要么它们在内部(in-house)的情况下AM是在远离运输结构的装配线的专用位置处进行的。因此，这些制造厂几乎没有灵活性来修改其AM能力以适应环境的变化。

发明内容

用于运输结构的组件的3-D打印的系统和方法的几个方面将在下文中更全面地描述。

用于运输结构的自动化装配系统的一个方面包括多个自动化构造器以装配所述运输结构，其中所述自动化构造器中的第一个包括三维(3-D)打印机以打印组件的至少一部分并且在运输结构的装配期间将部件传送到自动化构造器中的第二个以进行安装。

用于通过多个自动化构造器自动化装配运输结构的方法的一个方面，其中自动化构造器的第一个包括三维(3-D)打印机，包括：通过3-D打印机打印运输结构的组件的至少一部分；将运输结构自动地从自动化构造器的第一个传送到自动化构造器的第二个；并且在运输结构的装配期间由自动化构造器的第二个自动安装组件。

应该理解，从以下详细描述，用于运输结构的组件的3-D打印的系统和方法的其它方面对于本领域技术人员来说将变得显而易见，其中借由图示仅示出和描述了几个实施例。如本领域技术人员将认识到的，用于制造如本文描述的运输结构的设施和方法能够具有其他的和不同的实施例，并且其几个细节能够在各个其他方面进行修改，所有这些都不脱离本发明。因此，附图和详细描述本质上被认为是说明性的而不是限制性的。

附图说明

现在将在详细描述中借由示例而非借由限制而在附图中呈现运输结构的灵活和模块化机器人制造的各个方面，其中：

图1A示出了包括多个机器人装配站和多个自动化构造器的车辆制造设施。

图1B示意性地示出了车辆制造设施的控制系统。

图2示出了车辆部件生产系统的示意图。

图3示出了车辆部件生产系统的可替选线性配置。

图4示出了附加装配配置的示例。

图5示出了增材制造装配系统的示意图。

图6示出了装配系统控制系统的示意图。

图7示出了机器人自动化系统的示例。

图8示出了结构化子配件的示例。

图9示出了拆卸区域的示例。

图10示出了集成传感器的机器人自动化系统的示例。

图11示出了具有集成标签的部件的示例。

图12示出了标签的示例。

图13示出了具有集成标签的3-D打印组件的生命周期流程图。

图14A示出了提供边界标记的识别矩阵的示例。

图14B示出了从隔离矩阵中的识别矩阵提取的几何元数据的示例。

图14C示出了从组件部分上的识别矩阵提取的几何元数据的示例。

图14D示出了识别矩阵中的滚转角和俯仰角的变化。

图15A示出了处于第一姿势中的矩形实心部分。

图15B示出了处于第二姿势中的矩形实心部分。

图16示出了由六个组件部分组成的配件的示例。

图17示出了具有两个空间分布矩阵的增材制造的组件。

图18示出了具有三个空间分布矩阵的布置。

图19A示出了用于通过自动化构造器自动化装配运输结构的示例性方法的流程图的第一部分。

图19B示出了用于通过自动化构造器自动化装配运输结构的示例性方法的流程图的第二部分。

图20示出了用于通过多个自动化构造器自动化装配运输结构的示例性方法的流程图，其中自动化构造器中的第一个包括三维(3-D)打印机。

图21示出了示例性自动激光切割过程的图示。

图22示出了用于具有节点或挤压件的面板的装配的示例性自动化过程的图示。

图23示出了在装配站处执行的示例性激光切割过程的图示。

图24示出了用于在装配站处执行的粘合剂应用的示例性过程的图示。

图25示出了由多个协作式自动化构造器执行的用于将挤压件结合和装配到节点的示例性过程的图示。

图26示出了由多个自动化构造器执行的用于将车辆的悬架装配到底盘的示例性过程的图示。

图27示出了在将车身降落在底盘上的过程中由多个自动化构造器执行的示例性过程的图示。

具体实施方式

下面结合附图阐述的详细描述旨在提供用于运输结构的组件的3-D打印的各种示例性实施例的描述，并且不旨在表示可以实践本发明的唯一实施例。贯穿本公开使用的术语“示例性”意味着“用作示例、实例或图示”，并且不一定被解释为比本公开中呈现的其他实施例更优选或更有利。为了向本领域技术人员提供充分传达本发明的范围的彻底且完整的公开，详细描述包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在某些情况下，众所周知的结构和组件可以以框图形式示出，或者完全省略，以便避免模糊贯穿本公开所呈现的各种概念。

需要灵活和模块化的机器人车辆制造设施、系统和方法。本文提供的设施、系统和方法允许灵活和模块化的运输结构制造和装配。该设施、系统和方法可以包括多个可变机器人装配站以执行一个或多个车辆制造过程的集合以及多个可变机器人、诸如自动化构造器以执行一个或多个车辆制造过程。车辆的制造和装配中的灵活性可以在以下中被提供：1)机器人装配站的位置和/或区域的可变性；2)机器人、诸如自动化构造器的能力，以执行在每个过程之间具有方便和自动化重新配置的一个或多个车辆制造过程；以及3)通过3-D打印或其他技术定制车辆部件，包括连接器和互连材料。自动化过程允许部件的构造和装配、在装配期间和部件的寿命期间的部件跟踪、MAC和各种类型车辆的灵活构造。

虽然通常出于说明目的，参考车辆制造和相关设施，但应理解，本公开中描述的技术同样适用于并且非常适合于其他类型的运输结构，包括但不限于船只、飞机、直升机、摩托车、火车和公共汽车等。

本文提供了用于运输结构的制造和装配的灵活和模块化车辆制造设施、系统和方法。本文提供的制造设施、系统和方法可以是非设计专用的，并且可以能够适应各种各样的车辆和需求。设施可以包括一个或多个机器人装配站。每个机器人装配站可以包括一个或多个机器人，包括自动化构造器。可以在每个机器人装配站中执行车辆制造过程的集合。该设施可以使用3-D打印部件和商业现货(off-the-shelf(COTS))部件的组合。车辆的制造和装配中的灵活性可以在以下中被提供：1)机器人装配站的位置和/或区域的可变性；2)机器人、诸如自动化构造器的能力，以执行在每个过程之间具有方便和自动化重新配置的一个或多个车辆制造过程；和/或3)通过3-D打印的包括连接器和互连材料的便于装配的就地打印。

制造设施中增加的灵活性和非设计特定能力可以提供显著的经济优势。例如，传统的制造系统可以建立显著不灵活的工厂基础设施来大量生产产品。针对汽车制造，可以使用规模工厂来装配车辆。但是，甚至不包括冲压设施的较小制造厂和不包括冲压制造厂的喷漆车间也可能花费数亿美元来建造、装备和维护。通常，产生的制造厂只能支持少数车辆型号和/或车型，其每个可能花费超过1亿美元的工具。为了使只能建造特定车辆的大型不灵活工厂能够盈利，特定车辆必须消耗很大一部分工厂能力。如果工厂不灵活地被配置为生产一个或多个表现不佳的车辆，则工厂可能无法使用另一车辆型号来替换一个或多个表现不佳的车辆，这是因为与加工特定型号、更新固定装置和编程(例如，固定式点焊机器人)以装配传统的车身结构相关联的成本。在完成加工的摊销之前，替换表现不佳的型号可能会带来经济上的负担。

因此，在各种示例性实施例中，设施可以包括非设计特定(non-design-specific)的特征以提供灵活性(诸如上面所描述的并且将在下面进一步描述的)、机器人装配站的位置和/或区域的可变性、机器人诸如自动化构造器的能力，以执行在每个过程之间具有方便和自动化重新配置的一个或多个车辆制造过程和/或通过3-D打印的包括连接器和互连材料的车辆部件的定制。与传统的批量工厂不同，灵活的设施可以方便地进行重新配置，诸如经由自动化系统，其中机器学习使能机器人根据需要重新配置它们自己，以在没有停工以再加工或重新编程的情况下生产各种车辆。此外，机器人装置上可以支持3-D打印机，并且在一些示例性实施例中，机器人装置可以根据需要移动到不同的装配站，以在动态、基本上实时的基础上3-D打印不同的部件或组件。打印部件可以通过支持机器人装置或通过任意数量的自动化构造器中的一个进一步被操纵或移动。例如，机器人可以在装配站处采取3-D打印部件，并将该部件放入运输结构中或将打印部件插入另一个组件上，以便与组件装配和集成。

图1A示出了包括多个机器人装配站和多个自动化构造器的车辆制造设施。车辆制造设施1000可以包括一个或多个机器人装配站，诸如例如第一机器人装配站1010a、第二机器人装配站1010b、第三机器人装配站1010c、第四机器人装配站1010d等等。机器人装配站可以包括在一个或多个车辆制造过程的集合发生的指定位置处的指定区域。

车辆制造过程可以包括涉及车辆的制造的任何过程，诸如(除了许多其他过程之外)车辆的部件、组件以及/或者部件或组件的配件的生产、打印、喷漆、装配、拆卸、切割、弯曲、冲压、成型、作业、加工、处理、冶炼、加热、冷却、清洁、回收、丢弃、喷漆、检查、成像和/或测试。在车辆制造和/或拆卸期间的各个阶段处可能发生一种或多种类型的车辆制造过程。

例如，虽然车辆的装配可以包括将车辆放在一起的步骤，但是在二手车被回收的情况下，可能期望拆开车辆的拆卸步骤。当拆开底盘或空间框架以形成具有不同轮廓的底盘时，也可能发生拆卸。

尽管增材制造的部件可以被3-D打印并且从而根据特定的应用来定制，但是取决于应用，增材制造的部件可以经历进一步的步骤，诸如喷漆、切割、弯曲或其他操纵，例如以适应拟合差异或调整公差。另外，在装配工厂处加工的COTS部件或定制部件可能涉及上述任何步骤，包括喷漆、切割、弯曲和冲压等。部件之间的一个或多个接口可能经历热处理，并且子组件可能需要结合或热熔合。在回收过程期间，冶炼可以被用于从材料中提取金属，以将其雾化成粉末并由增材制造装置最终使用。

部件可以另外地被清洁、成像、检查和测试，以最终化成商业运输结构。

上述步骤中的每个可以全部或部分地由一个或多个站处的多个自动化构造器中的一个或多个执行。在一些示例性实施例中，每个站包括指定用于专门执行上述任务之一的区域，其中自动化构造器根据需要移动到站或另外地驻留在站处。例如，负责检查部件的自动化构造器可以移动到站以执行检查。自动化构造器可以检查正在被装配的部件的公差，以确保部件满足一个或多个规格。如果部件不在规格中，则自动化构造器可以将此信息传送给中央控制器或另一个自动化构造器，并且部件可以被补救以落入规格之内，或者如果问题不能经由可用的补救措施来解决，或者如果问题本质上是严重的，则可将其从活动配件中移除。

在某些情况下，车辆制造过程可以独立于其他车辆制造过程。例如，无论正在执行或已经执行的其他过程如何，车辆制造过程都可以独立发生。

在其他情况下，车辆制造过程可能依赖于其他车辆制造过程。例如，两个或更多个车辆制造过程可以同时发生(例如，加热和清洁)。在另一个示例中，两个或更多个车辆制造过程可以串行连续地执行(例如，在加热后冷却)。过程可以以特定顺序发生(例如，步骤A在步骤B之前发生)或者可以在不考虑顺序的情况下串行发生(例如，在步骤B之前的步骤A或步骤A之前的步骤B都可能是合理的)。在某些情况下，两个或更多个车辆制造过程可能在特定时间帧内发生。时间帧可以是预定的时间段。

一个或多个车辆制造过程可以被分组为集合。在某些情况下，可以通过经历一个或多个车辆制造过程的一个或多个集合来部分地或完全地装配车辆。例如，可以通过以特定顺序经历一个或多个车辆制造过程的一个或多个集合来部分地或完全地装配车辆。可选地，车辆可以部分地或完全地被装配而不考虑顺序。可替选地或附加地，可以通过以特定顺序经历一个或多个车辆制造过程的一个或多个集合来有意地部分地或完全地拆卸车辆。可选地，车辆可以部分地或完全地被拆卸而不考虑顺序。

可以在每个机器人装配站中执行一个或多个车辆制造过程的集合。每个机器人装配站可以执行一个或多个车辆制造过程的不同集合。例如，即使跨站的一个或多个制造过程相同(例如，与过程的第二集合共享相同过程的过程的第一集合)，可能存在跨站不同的一个或多个附加制造过程。可替选地，两个或更多个机器人装配站可以执行一个或多个车辆制造过程的相同集合。在某些情况下，单个车辆制造过程可以在一个机器人装配站中执行。可选地，多个车辆制造过程可以在单个机器人装配站中执行。在某些情况下，单个车辆制造过程(例如，冶炼)可以跨两个或更多个机器人装配站执行。

车辆制造设施1000可以包括单个建筑物或多个建筑物。车辆制造设施可以被集成到被用于执行一个或多个附加特征的建筑物中。车辆制造设施可以是或可以包括一个或多个制造厂、工厂、仓库、吊架或任何其他类型的结构。车辆制造设施可以是或包括包含一个或多个结构的校园。车辆制造设施可以包括一个或多个屋顶和/或一个或多个墙壁。可选地，车辆制造设施可以在不需要屋顶和/或墙壁的情况下在开口中出现。车辆制造设施或其中的结构可以包括一个或多个垂直水平面(例如地面)，其中每个水平面可以位于地面水平面处、之上或之下。车辆制造设施可以具有开放式布局(例如，没有分隔物或房间)，或者可以包括一个或多个房间或分隔物。本文对设施的任何描述可以适用于如本文描述的结构或布局的任何组合。

车辆制造设施1000可以包括尽可能多的机器人装配站，或期望在设施中执行车辆制造过程的一个或多个集合。本文对机器人装配站的任何描述都可以应用于执行本文描述的任何过程的站，其可以包括装配和/或拆卸过程。车辆制造设施可以包括任意数量的机器人装配站。在某些情况下，可以增加或减少站的数量以适应设施的有限的容量和空间。站可以分布在如本文描述的任何类型的设施结构或布局上。例如，站可能全部位于同一建筑物内，或可能分布在多个建筑物上。这些站可能位于包括一个或多个建筑物的校园或房产内。这些站可能位于建筑物的一部分内，其可能具有致力于其他功能或活动的附加区域。

站可以包含设施的区域。多个站的区域可能重叠或可能不重叠。两个或更多站可以彼此相邻。站可能有固定的大小、位置和/或形状。在某些情况下，站的边界可能由物理对象加强，诸如通过分隔物、墙壁、边界、地理围栏、分界线或其他对象。在某些情况下，站的边界可以通过诸如图(例如线)、标签、照明(例如，亮度、颜色、照明类型等)的视觉标记物或任何其他形式的标记来示出。可替选地，站的边界可能没有被物理和/或可见标记物明确划分。可替选地，站可以改变大小(例如增加或减少)、位置、形状或任何其他特性。这种变化可能随着时间的推移而发生。这种变化可能是为了响应新的或不断变化的需求而提供的。例如，响应于增加的需求，机器人装配站的大小可能会增加。另外，一个或多个机器人装配站的功能可以被改变以满足增加的需求。类似地，机器人装配单元可以响应于减少的需求而减小尺寸。一个或多个机器人装配站的功能可以响应于减少的需求而改变。站可能包括或可能不包括工作区域。工作区域可以包括车辆、车辆部件和/或车辆配件可以放置在其中以用于操作的平台或区域。例如，装配中的过程(assembly-in-process)可能位于站区域内的工作区域内。工作区域可能是固定的或运动中的。例如，工作区域可以是自主装配平台。在另一个示例中，工作区域可以是传送带或其他移动平台。工作区域可以在大小、位置、形状或其他特性方面改变，诸如响应于站的组成和/或站的功能(例如，由站执行的过程的集合)的改变。站的工作区域对于站可以是唯一的(例如，不与另一站重叠)。在一些示例性实施例中，工作区域仅对于站的组成(例如，与站相关联的机器人)是可访问的。站可以包括其他区域，诸如子站(例如，臂交换站、供应站等)和路径(例如机器人的行进路径、用于车辆部件或配件的运输路径等)。

每个机器人装配站可以包括一个或多个机器人，诸如自动化构造器1020，其被配置为执行一个或多个车辆制造过程的集合。自动化构造器可以被称为机器人、机器人装置、自动化机器、自动化装置、自动化设备、汽车工具或制造设备。自动化构造器可以执行装配或拆卸步骤。自动化构造器可以单独或与一个或多个附加自动化构造器结合而执行如本文别处所描述的任何制造过程。例如，自动化构造器可以被配置为接收关于执行一个或多个车辆制造过程的集合的指令，并且还被配置为随后执行接收到的指令。自动化构造器可能具有预编程指令来执行一个或多个车辆制造过程。可替选地或附加地，自动化构造器可以接收实时指令以执行一个或多个车辆制造过程。

自动化构造器可能能够在车辆制造过程的集合中执行单个车辆制造过程(例如，弯曲)。例如，在机器人装配站中，第一自动化构造器可以执行弯曲过程，并且第二自动化构造器可以执行切割过程。可替选地，自动化构造器可能能够在车辆制造过程的集合中执行多于一个的车辆制造过程(例如，弯曲、切割等)。例如，在机器人装配站中，第一自动化构造器可以执行弯曲和切割车辆制造过程，并且第二自动化构造器可以执行加热和粘合剂注入车辆制造过程两者。单个自动化构造器可以执行单个制造过程，单个自动化构造器可以执行多个制造过程，多个自动化构造器可以共同执行单个制造过程，或者多个自动化构造器可以共同执行多个制造过程。

在某些情况下，自动化构造器可能能够重新配置以执行不同的功能。不同的功能可以与自动化构造器被指示执行的一个或多个车辆制造过程相关联。重新配置可以是硬件重新配置或软件重新配置。例如，自动化构造器可能能够在包括执行不同功能所需的不同工具的不同机器人执行器(effector)之间交换。在另一个示例中，自动化构造器可能能够重新编程，诸如以执行不同的指令。在一个示例性实施例中，自动化构造器经由机器学习而学习新的或不同的任务，或现有任务的变化或细化。机器学习就以下意义而言可以是自主的：执行机器学习过程的算法被包括在驻留在自动化构造器内的处理系统中，诸如被耦接到存储器或其他存储介质的一个或多个处理器。在其他实施例中，自动化构造器内的处理系统与一个或多个其他机器人、自动化构造器、中央控制系统或控制设施通信以引导机器学习能力并优先考虑机器学习能力。在其他示例性实施例中，机器学习可以相对于某些任务是独立的并且可以被协调。通过在先前构建上进行了一部分，机器人可以在新产品的类似部分上实施具有预期结果的过程。机器人的这项活动可以包括机器学习。

机器学习可以涉及运输结构的制造背景下的许多应用。自动化构造器可以用算法编程，例如使它们能够基于先前存储的数据进行预测或基于先前的经验做出决定。为此，机器学习表示对静态程序的使用的偏离或更通常的补充，在该静态程序中自动化构造器被编程为在没有动态变化的情况下执行一个或多个任务，该动态变化可能另外地会改进任务或使任务更高效。

机器学习的一个示例可以涉及自动化构造器，其工作可能是使用一个或多个机器人臂或执行器以从包含3-D打印功能的自动化构造器中检索特定组件，并且之后将组件安装至运输结构中。借由示例，该组件可以包括传动部件、齿轮箱、热交换器、动力传动系等，或前述任何的子组件。取决于被安装的特定组件，自动化构造器可以在获得安装组件的初始经验(例如，通过最初经由静态程序命令的步骤所指导)之后学习一种或多种方式以更高效地动员其自身并定位组件或使组件成角以用于车辆中的最佳放置。

机器学习的这些和类似示例可以帮助将自动化构造器在其中工作的环境和设施考虑在内。

如果组件也要被紧固到车辆，则自动化构造器可以通过机器学习算法实时获取用于紧固组件的最佳方式，诸如以最好或最快速固定组件的特定顺序附着其他紧固件的螺钉。

作为另一个示例，机器学习还可以涉及具有使用一个或多个执行器以某种方式修改COTS部件的目标的自动化构造器。尽管每个场景中的自动化构造器都可以使用预定规格来修改COTS部件以获得相同的最终结果，但自动化构造器可以采用机器学习来通过经验确定用于执行修改的最快、最有效和最高效的技术，诸如通过学习来以特定顺序使用工具或通过使用不同大小的工具来学习通过进行中的经验来优化修改过程，。

诸如机器人的自动化构造器的群集或群组也可被配置(例如，使用算法的各种组合)以一起工作而在装配线上实现更快的结果，以通过以更高产的方式分布AM工作来优化增材制造，或使用不同机器人以用于不同功能。例如，可以通过一个或多个3-D打印机器人经由学习经验来确定，针对站处的3-D打印机器人的群组，每个打印齿轮箱的不同子组件是更高效和更快速的，而不是针对3-D机器人的群组中的每个3-D机器人去在不同组件(例如，齿轮箱、曲轴、油门踏板、悬架等)的不同子组件上工作，或反之亦然。

自动化构造器当中的机器学习也可以被用于在动态基础上并且取决于实时观察到的条件的集合来确定任意数量的不同优先级。机器人可能认识到某些任务在某些时候需要关注其他任务，而其他任务则可能相反。例如，自动化构造器的群组可以经由机器学习识别出给定站已经成为(或基于自动化构造器的预测将要成为)瓶颈。基于这种认识，更多的自动化构造器可能会改变行为并暂时传送到所论述中的站来解决瓶颈。

作为另一个图示，机器学习可能与一个或多个自动化构造器学习新的和完全不同的任务一样为根本。最初被编程为焊接的机器人可能随后学习应用粘合剂。包括3-D打印机的自动化构造器随后可以学习将其自身定位或定向在车辆附近的区域中，在该区域中的其打印的部分可以容易地被传递到另一个自动化构造器上以便更快地放置部件。

在另一个示例性实施例中，位于各种机器人装配站处的自动化构造器可以动态地采用自学习技术来避免与其他自动化构造器或任何其他障碍物的碰撞，包括在装配站处与附近自动化构造器协同工作或与其独立工作的雇员。

以下阐述使用机器学习的附加示例：

用于在增材制造过程中切片的机器学习。如上面提到的，在本公开的一个方面中，自动化构造器可以被配置为具有执行增材制造过程的能力。除了制造过程之外，切片还指的是将要被3-D打印的部分的计算机辅助设计(CAD)文件切割(或“切片”)以向打印机提供指令以打印该部分的步骤。这些指令可能包括为打印头/偏转器提供移动模式以完成打印的G-Code。通常，这些移动模式效率低下，并且因此会导致打印变慢。机器学习算法可以被构建到切片程序中，以为打印头/沉淀器提供高效的移动模式。所述算法将优化打印头/沉淀器所采用的路径以产生更快、更高质量的构建。

用于打印头的运动控制的机器学习。机器学习也可以使能打印头以优化的路径和速度行进。机器学习算法不是简单地从A点移动到B点，而是可以确定最快和最高效的路径。这种优化过程可以允许打印头在打印具有简单几何图形的区域时加速，同时减慢以对方向的变化做出解释。机器学习可以通过优化G Code路径而为运动控制固件提供更大的灵活性，以允许更加极端的移动。

用于材料开发的机器学习。机器学习可以被用于准确地打印部件和/或在部件上飞击式(on the fly)进行打印。例如，在需要轻型部件的地方，机器学习可以引导自动化构造器使用铝材打印。在需要高强度组件的情况下，构造器可以使用钢材打印。此外，机器学习可根据需要准确地确定合金混合物，从而基于负载和其他考虑(环境因素、密度、车辆位置等)驱动合金开发。

用于结构优化的机器学习。在打印过程期间，机器学习算法可以在需要结构加固的区域中自动生成填充结构。此外，可以通过观察构建阶段将这些算法配置为“预期(panticipate)”区域中的结构，并且可以指示自动化构造器进行打印。各种负载情况将在车辆制造之前被指定，并且将成为目录的一部分，从而为机器学习算法提供数据库以供参考以准确地打印所需量的结构。机器学习可能被集成在CAD设计阶段本身，其中算法会预期潜在的结构并自动包括它们。这与互联网搜索栏中的自动完成算法类似。

车辆装配期间的机器学习。在其他示例性实施例中，机器学习算法可以使自动化构造器如需要并且在需要时获得所需的工具。例如，在螺母或螺栓必须被拧紧到规定扭矩的装配过程期间，构造器可以识别该情况并且用扭矩扳手自动地延伸执行器。机器学习还可以使这些构造器基于装配阶段自动重新定位它们自己，从而优化工厂布局。工具和部件将及时被递送。

简而言之，取决于所讨论的配置和实施例，存在可能适用于本公开的机器学习过程的潜在非常广泛的各种应用。应该理解，在仔细阅读本公开后，可以在本领域技术人员的掌握之内设计这种便于机器学习的算法(不管它们的来源、诸如自动化构造器本身或随后发送给自动化构造器的中央控制位置如何)。潜在适用的机器学习算法的常见和非穷尽性示例可以包括决策树学习算法、线性和逻辑回归、分类器和支持向量机算法等。从诸如以上的更常见的算法，本领域技术人员可以开发出更复杂的算法或算法群组，其将逻辑、经验和预测与运动和动作相结合。

除算法之外，自动化构造器还可以采用多个机器学习传感器来收集与机器学习过程相关的数据并执行其他功能。例如，自动化构造器可以配备有低功率传感器节点，其被配置为收集可以被用于机器学习应用中的各种类型的数据。收集到的数据可以被发送到自动化构造器中的处理系统或者例如经由无线连接被发送到中央控制设施，以用于进一步处理和/或路由到其他自动化构造器。传感器可以包括例如光学传感器、用于检测温度的热传感器、用于检测电荷或电压的存在的传感器、声学传感器和用于检测邻近自动化构造器的化学品(包括对车辆、附近部件、环境或其他的潜在有害化学品)的传感器等。传感器还可以包括RF传感器、无线电传感器以及用于接收无线电信号或消息的其他电传感器。

自动化构造器可以被配置为用于往返于机器人装配站以及在机器人装配站内行进。机器人装配站可以包括执行与机器人装配站相关联的一个或多个车辆制造过程的集合所需的一样多的自动化构造器。例如，取决于实施例，机器人装配站可以包括从1到1000个自动化构造器或更多的任何地方。在其他实施例中，每个机器人装配站可以具有任意数量的自动化构造器。例如，他们可能具有或可能没有相同数量或类型的自动化构造器。可以独立于其他机器人站来选择每个机器人站中的数量和/或类型的自动化构造器。自动化构造器可以与一个或多个机器人装配站相关联。例如，自动化构造器可以仅与第一机器人装配站1010a相关联。在另一个示例中，自动化构造器可以与第一机器人装配站1010a和第二机器人装配站1010b两者相关联。在某些情况下，当自动化构造器位于机器人装配站的区域内和/或自动化构造器正在执行与机器人装配站相关联的制造过程时，自动化构造器可以与一个或多个机器人装配站相关联。例如，如果机器人装配站与装配底盘的一部分相关联，则自动化构造器可以协助装配底盘的一部分。自动化构造器的关联可能会根据需求而改变。例如，如果在第一机器人装配站中对自动化构造器的需求更大，则自动化构造器可以与第一机器人装配站相关联。当第二机器人装配站的需求增加并且第一机器人装配站的需求减少时，自动化构造器可以变得与第二装配站相关联。自动化构造器一次只能与一个工作站相关联。可替选地，它可能一次与多个站相关联。在某些情况下，自动化构造器可能不会在特定时刻与任何站相关联。例如，一个或多个“额外”自动化构造器可能会空闲或等待，直到它们与机器人装配工作站相关联为止。例如，自动化构造器1020可以是空闲的，除非并且直到例如从控制系统或另一个自动化构造器1020向其提供指令来动员到机器人装配站并且执行指派的任务为止。

在某些情况下，自动化构造器可以根据需要穿过制造设施的各个区域。例如，如图1A中示出的，自动化构造器1020可以从第一机器人装配站1010a行进到第二机器人装配站1010b。当在第一机器人装配站中时，自动化构造器可以执行与第一机器人装配站相关联的制造过程。当自动化构造器行进到第二机器人装配站时，自动化构造器可以执行与第二机器人装配站相关联的制造过程。在某些情况下，自动化构造器1020可以离开机器人装配站1010b。当在机器人装配站处不再需要自动化构造器时，或者如果在不同位置处需要更大，则可能会发生这种情况。在某些情况下，自动化构造器1020可以进入机器人装配站1010c。当在机器人装配站处需要自动化构造器时，可能会发生这种情况。自动化构造器可以在机器人装配站1010d内行进。

在某些情况下，机器人装配站的指定区域和/或指定位置可以随着执行一个或多个车辆制造过程的集合的装配站中的一个或多个自动化构造器的相应位置和移动而变化。例如，如果与第一机器人装配站1010a相关联的一个或多个自动化构造器行进到第二机器人装配站1010b的位置，并且与第二机器人装配站相关联的一个或多个自动化构造器行进到第四机器人装配站1010d的位置，则第一机器人装配站的位置可以改变为第二机器人装配站的初始位置，并且第二机器人装配站的位置可以改变为第四机器人装配站的初始位置。两个或更多机器人装配站可能共享同一个指定位置。两个或更多机器人装配工作站可能会在指定区域中部分或完全重叠。在其他情况下，装配站的指定区域和/或指定位置可以随着作为一个或多个车辆制造过程的集合的主体的车辆的组件或组件的配件的相应尺寸和/或位置而变化。

车辆制造设施可以包括车辆运输系统，该车辆运输系统可以在装配过程期间将车辆或其他运输结构或运输结构的部件运输到多个位置(例如，机器人装配站等)。例如，运输系统可以包括移动平台，诸如传送带。在某些情况下，龙门架(gantry)可以被用于运输车辆或部件。可替选地或附加地，运输系统可以包括一个或多个机器人(例如，移动供应车辆)，其被编程为运输部分地或完全地装配的车辆或经历装配过程的其他运输结构，或车辆部件。可替选地或附加地，运输系统可以包括例如来自设施雇员的体力劳动，该设施雇员具有将车辆或车辆部件运输到设施中的多个位置的指令。例如，车辆运输系统可以是传送带、机器人和/或体力劳动的组合(例如，雇员在位置A处向移动供应车辆提供管、移动供应车辆将该管从位置A运输到位置B处的传送带，并且传送带将该管从位置B运输到设施中的多个其他位置)。运输系统可以将车辆或车辆部件运输到相同机器人装配站内的、不同机器人装配站之间的和/或机器人装配站与另一位置之间的不同位置。

在某些情况下，在车辆装配过程期间，多种类型的运输结构(例如，第一飞机、第二飞机、第一摩托车、第二摩托车、第一汽车型号、第二汽车型号、第一船只型号、第二船只型号、第一公共汽车型号、第二公共汽车型号等)可以经由车辆运输系统运输到一个或多个机器人装配站。可替选地或附加地，多种类型的车辆组件(例如车轮、管、发动机等)或车辆组件的配件可以经由车辆运输系统运输到一个或多个机器人装配站。该设施可以同时装配和/或拆卸多个车辆。

该设施可以同时装配和/或拆卸多种类型或型号的运输结构。例如，在车辆的情况下，第一车辆型号可以穿过设施中的各个机器人装配站，每个站位于设施中的不同位置处，用于其装配的不同阶段。同时，并行地，第二车辆型号可以穿过设施中的各种不同的机器人装配站，用于其装配的不同阶段。第一和第二车辆型号可以穿过相同和/或不同的机器人装配站。可选地，第一和第二车辆型号可以同时或在不同的时间穿过相同的机器人装配站。该设施可以支持同时装配和/或拆卸任意数量的车辆或车辆型号。同时装配和/或拆卸的车辆型号的差异(例如，设计)可能急剧(例如，同时构建船只、汽车和公共汽车)或狭小地变化(例如，构建同一汽车品牌的三个不同系列型号，每个系列都包括相同的车身设计)。

一个或多个机器人装配站可以被重新配置以支持不同车辆型号的装配和/或拆卸。在某些情况下，各种型号的运输结构可以分批装配和/或拆卸。例如，一个或多个机器人装配站可以被配置为装配第一车辆型号。在装配第一批的第一车辆型号之后，可以重新配置一个或多个机器人装配站以装配第二批的第二车辆型号。可替选地或附加地，机器人装配站可根据需要重新配置(例如，被配置为构建第一车辆型号中的一个，然后被重新配置以构建第二车辆型号中的一个，然后被重新配置以构建第三车辆型号中的一个，然后被重新配置回到构建第一车辆型号中的一个等)。因此，当不同的车辆型号或类型被串联装配时，机器人装配站可根据需要进行重新配置。如前面描述的，不同的车辆型号可以大批量到达，或者可以个体化，使得每个车辆可以是不同的型号，或者在两者之间的任何地方。一系列相同车辆型号或类型的车辆数量可能基于需求而变化。例如，可以使用机器人装配站来构建大批1000个相同类型的车辆，然后可以使用机器人装配站(其可以可选地需要被重新配置以适应不同的车型)来构建另一类型的若干车辆，并且然后使用机器人装配站(其可以可选地需要再次重新配置以适应第三车型)来构建中型批量的一百辆左右的另一类型的车辆。

一个或多个自动化构造器的相应功能和/或移动可以由控制系统控制。图1B示意性地示出了车辆制造设施的控制系统。控制系统1500可以包括控制服务器1505。如本文所使用的术语，服务器通常可以指的是通过网络连接提供服务(例如，发送和接收指令)或资源(例如，数据)的计算机。服务器可以由车辆制造设施的管理员(例如，工厂经理)提供或管理。在某些情况下，服务器可以包括网络服务器、企业服务器或任何其他类型的计算机服务器，并且可以被计算机编程为接受来自计算机装置(例如，机器人、自动化构造器、3-D打印机等)的请求(例如，HTTP或可以发起数据传输的其他协议)并且为计算装置提供所请求的数据。另外，服务器可以是用于分发数据的广播设施，诸如免费广播、有线电视、卫星和其他广播设施。服务器也可以是数据网络中的服务器(例如，云计算网络)。这里对服务器的任何描述都可以应用于可以独立地或共同地执行本文其他地方所描述的任何步骤的一个或多个服务器或其他装置。可替选地或附加地，该系统可以使用云计算基础设施或对等配置来实现。在一些示例性实施例中，服务器可以本地驻留在装配设施内、或者其可以驻留在其校园或建筑物处、或者联网到装配设施的一个或多个专用位置处。

控制服务器1505可以包括已知的计算组件，诸如一个或多个处理器、存储由一个或多个处理器执行的软件指令以及数据的一个或多个存储器装置。服务器可以具有一个或多个处理器和至少一个用于存储程序指令的存储器。一个或多个处理器可以是单个微处理器或多个微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或者能够执行特定指令集的这些或其他组件的任何适当组合。计算机可读指令可以被存储在有形的非暂时性计算机可读介质上，诸如软盘、硬盘、CD-ROM(光盘只读存储器)、MO(磁光)、DVD-ROM(数字多功能盘只读存储器)、DVD RAM(数字多功能盘-随机存取存储器)或半导体存储器。可替选地，本文公开的方法可以使用硬件组件或硬件和软件的组合来实现，诸如例如ASIC(专用集成电路)、专用计算机或通用计算机。尽管图1B将控制服务器示出为单个装置1505，但是在一些实施例中，多个装置(例如，计算机)可以实现与控制服务器相关联的功能。一个或多个处理器可以进一步能够使用云存储以及要在未来实现的任何未来的存储器或存储能力，包括但不限于对于实现物联网(IoT)可能是必要的存储能力。

网络1515可以被配置为连接和/或提供各个组件(例如，一个或多个自动化构造器1520a-x、其他机器人、3-D打印机、其他机器、传感器等)和控制器系统1500之间的通信。例如，网络可以被实现为因特网、内联网、外联网、无线网络、有线网络、局域网(LAN)、广域网(WAN)、蓝牙、近场通信(NFC)、提供图1B中的网络布局的一个或多个组件之间的通信的任何其他类型的网络、或者上面列出的网络的任何组合。在一些实施例中，可以使用小区和/或寻呼网络、卫星、许可无线电或者许可的无线电和没许可的无线电的组合来实现网络。网络可以是无线的、有线的(例如，以太网)或其组合。

控制系统1500可以被实现为存储指令的一个或多个计算机，所述指令在由一个或多个处理器执行时可以生成指令并将该指令发送给一个或多个自动化构造器1520a-x并从一个或多个自动化构造器接收数据和/或指令请求。设施1000可以包括一个或多个控制系统，其中每个控制系统基本上平行于和/或与控制系统1500结合操作。在某些情况下，控制服务器可以包括其中一个或多个控制系统被实现的计算机。可替选地，一个或多个控制系统可以在分离的计算机上被实现。控制服务器可以访问并执行一个或多个控制系统以执行与所公开的实施例一致的一个或多个过程。在某些配置中，一个或多个控制系统可以包括被存储在由控制服务器可访问的存储器(例如，在控制服务器本地的存储器或通过通信链路诸如网络可访问的远程存储器)中的软件。因此，在某些方面，一个或多个控制系统可以被实现为一个或多个计算机、被实现为被存储在由控制服务器可访问的存储器装置上的软件、或其组合。例如，一个控制系统可以是计算机硬件，并且另一个控制系统可以是可以由控制服务器执行的软件。

一个或多个控制系统可以被用于以各种不同的方式来控制车辆制造设施1000的各种组件，诸如通过存储和/或实行执行一种或多种算法以实现控制的软件。尽管已经描述了用于执行一个或多个算法的多个控制系统，但应该注意的是，可以与公开的实施例一致地使用单个控制系统来执行一些或全部算法。

一个或多个控制系统可以被连接或互连到一个或多个数据库1510。一个或多个数据库1510可以是被配置为存储数据(例如，传感器数据、部件制造数据、库存数据等)的一个或多个存储器装置。另外，在一些示例性实施例中，一个或多个数据库可以被实现为具有存储装置的计算机系统。在一个方面中，控制服务器1505可以使用一个或多个数据库来执行与所公开的实施例一致的一个或多个操作。在某些实施例中，一个或多个数据库可与控制服务器位于同一位置，和/或与网络1515上的其他组件(例如自动化构造器1520a-x)位于同一位置。例如，自动化构造器1520可将传感器数据发送到一个或多个数据库而不经过控制服务器。普通技术人员将认识到，所公开的实施例不限于一个或多个数据库的配置和/或布置。

控制系统1500可以被配置为生成用于一个或多个自动化构造器1520a-x往返于每个装配站的指令。例如，控制系统可以指示一个或多个自动化构造器自主地往返于每个装配站。自动化构造器可能具有不同级别的自主独立性。例如，控制系统可以允许自动化构造器自行行进而不提供任何指令。例如，自动化构造器可以具有预编程指令以自行行进，诸如经由与控制系统通信和/或与其他自动化构造器通信。在另一个示例中，自动化构造器可能具有自动化构造器在自行行进时必须遵守的预编程的条件或参数。在某些情况下，控制系统可以向自动化构造器中的软件提供周期性或连续的更新，诸如重新定义预编程的条件或参数、更新学习能力(例如，用于自主行进的能力)或分配新的或不同的任务。可替选地或附加地，控制系统可以向一个或多个自动化构造器提供更详细的(例如，逐步的)指令以往返于每个装配站。例如，控制系统可以为自动化构造器提供特定的行进路径。在另一个示例中，控制系统可以提供目标目的地，并且自动化构造器可以被编程为通过遵循任何路径到达目标目的地。自动化构造器可以在确定路径时遵循一个或多个参数，或者可以飞击式自由确定路径。在另一个示例中，控制系统可以提供目标目的地和参数，诸如允许的路径和禁止的路径、设施中的允许的区域和禁止的区域、优选路径、优选区域和/或时间限制。自动化构造器可以在提供的参数内到达目标目的地。该指令可以在自动化构造器中被预编程或作为实时指令被提供。在不对路径进行任何预先规划的情况下，当沿着路径行进时，自动化构造器可以可选地自主地操作。构造器可以实时生成路径。

自动化构造器还可以采用如本公开中所描述的机器学习技术来增加其例如在装配站之间自主行进的能力或有效性。例如，自动化构造器可以使用一个或多个传感器来识别静止或移动障碍物，并且可以记录关于这些障碍物中的任何障碍物的信息或参数，这可以帮助自动化构造器开发未来的行进路径或避免碰撞。在某些情况下，自动化构造器可以将这个机器学习的信息传送给控制系统1500，这取决于诸如自动化构造器的自主程度等的因素，如由其软件或硬件能力、来自控制系统1500的预先传送的指令或其他所管理的。

在某些情况下，控制系统1500可以诸如通过指示与机器人装配站相关联的一个或多个自动化构造器的行进来改变机器人装配站的指定位置和/或指定区域。以这种方式，机器人装配站可以是灵活的和模块化的，并且车辆制造设施1000可以通过在设施位置和/或设施区域的限制内改变每个机器人装配站的相应位置和/或区域而容易地重新配置。在某些情况下，设施可以包括建筑物的一个或多个部分，并且在某些情况下，设施可以包括一个或多个不同的建筑物。如设施的位置和/或区域所限制的，一个或多个机器人装配站可以以任何布局分布。例如，第一机器人装配站可以位于设施的第一建筑物处，并且第二机器人装配站可以位于设施的第二建筑物处。

在一些示例性实施例中，控制系统1500可以实时生成指令。实时活动的一些示例可以包括小于1秒、十分之一秒、百分之一秒或者毫秒的响应时间。包括一个或多个自动化构造器的每个机器人、诸如上面或下面进一步描述的那些可以在这些实施例中能够实时或接近实时地响应来自控制系统的指令。例如，通过一个或多个自动化构造器的移动，机器人装配站可以在位置和/或区域中实时或接近实时地被重新配置和按比例缩放。在某些情况下，控制系统可以生成周期性指令。周期性指令可以是规则的，诸如按照进度表或规则间隔的(例如，每10分钟、每小时、每天、每周等)或不规则的。指令可以根据预定的进度表被提供。可以响应于检测到的事件(例如，发起新的运输结构的装配、原料供应耗尽、一个或多个机器故障等)来提供指令。

控制系统1500可以进一步被配置为生成用于一个或多个自动化构造器执行运输结构的制造过程的指令。在车辆的情况下，控制系统1500可以被配置为针对一个或多个自动化构造器生成和/或提供指令以执行一个或多个车辆制造过程或一个或多个车辆制造过程的一个或多个集合。例如，控制系统1500可以完全改变与机器人装配站相关联的一个或多个车辆制造过程的集合。控制系统可以向一个或多个自动化构造器给出关于执行车辆制造过程的详细指令。例如，控制系统可以将车辆部件的特定尺寸给到3-D打印自动化构造器以进行打印。下面进一步提供执行一个或多个车辆制造过程的一个或多个自动化构造器的更详细描述。

图2示出了用于运输结构的部件生产系统的示意图。尽管可以将细节和概念应用于如前面描述的任何合适的运输结构，但是在示例性车辆部件生产系统的背景下示出了图2。车辆制造设施2000可以使用在设施的现场或现场外生产的车辆部件。一些车辆部件可能最初在现场外生产，并且如果需要的话，可以在现场进行更改或处理。可替选地，一些车辆部件可能最初在现场生产并且在现场外改变或处理。在某些情况下，现场部件生产可以包括三维(3-D)打印。在某些情况下，现场外部件可能包含商业现货(COTS)部件。COTS部件也可以被3-D打印。在某些情况下，可以经由3-D打印来定制现有部件(例如，3-D打印、COTS等)。如本文所使用的，术语“部件”或“车辆部件”可以共同地指的是要被装配在车辆或其他运输结构中的部件以及能够与要被装配的部件进行交互或操纵其的一个或多个制造工具。

在涉及车辆装配设施的示例性实施例中，车辆部件可以通过3-D打印来现场生产。旧车辆和运输结构以及旧车辆部件可以被输入到车辆部件生产系统中以在拆卸区域2100中拆卸。旧车辆和旧车辆部件可以是系统原生的(例如，由同一设施2000制造和/或装配)或系统外来的(例如，由不同设施制造和/或装配的)。旧车辆和旧车辆部件的拆卸后的组件可以在金属回收区域2110中被重用、回收或丢弃。例如，金属部件可以被回收。金属回收部件以及其他打印结构支撑件可以被传送到金属回收区域2110中的冶炼厂以生产锭。锭可以由来自任何来源的金属来生产，包括除包括车辆和旧车辆部件的拆卸的旧运输结构之外的来源。不能重用或回收的其他拆卸部件可能会从系统中丢弃。锭可以被馈送到粉末生产坩埚塔2120中，在那里它们可以被转化成金属粉末，诸如通过经历气体雾化或用于将回收的锭转化成金属粉末的另一合适过程。从粉末生产坩埚塔输出的金属粉末可以被馈送到部件生产区域2130中的一个或多个3-D打印机，并且在如下面描述的一些实施例中，输出粉末可以被直接运输到装配线上的一个或多个3-D打印机器人。3-D打印机可以使用来自其他来源的金属粉末，诸如市售的金属粉末。可以理解的是，3-D打印机不限于使用金属粉末作为用于渲染3-D目标的基础材料，并且可以将塑料、复合材料和其他材料运输到部件生产区域和/或直接运输到3-D打印机器人并且被用作用于3-D打印一个或多个组件或其部分的材料。

部件生产区域2130可以包括企业资源计划(ERP)系统，其可以指导一个或多个3-D打印机生产车辆部件或完成COTS或其他部件。在示例性实施例中，ERP系统可以包括使能设施2000使用集成软件应用的系统来管理和自动化许多功能和制造过程。例如，ERP系统可以指示一个或多个3-D打印机在打印的车辆部件中包含必要的细节或修改。ERP系统可以包括通过利用大小数据(诸如客户订单、制造目标目的、库存记录、部件数据库、财务数据和制造进度表)来自动化和集成核心业务过程(诸如制造过程)的软件。在某些情况下，图1B的控制系统1500可以在其软件中包括ERP系统。可替选地，ERP系统可以是与控制系统分离的系统。在某些情况下，3-D打印机可以包括固定的机器。可替选地或附加地，3-D打印机可以包括3-D打印机器人。3-D打印机器人可能能够行进并且被配置为用于行进。3-D打印机器人可以在装配线上执行。在某些情况下，3-D打印机器人可以是与一个或多个机器人装配站相关联的自动化构造器。

图20示出了用于在机器人装配站处对组件进行现场3-D打印的示例性方法的说明性框图。在该示例性方法中，如2001中示出的，控制系统可以向在3-D打印过程中涉及的一个或多个自动化构造器提供指令或与其通信。可替选地，自动化构造器以自主或半自主的方式操作。

在一些实施例中，用于3-D打印的材料可包括从回收的金属获得的粉末，如步骤2005中示出的和上面描述的。在其他示例性实施例中，3-D打印材料可以包括塑料或复合材料，并且可以从任何合适的来源获得。在步骤2010处，包括3-D打印机的第一自动化构造器3-D打印组件或其一部分。也就是说，在一些实施例中，3-D打印机被构建为第一自动化指导者的主要部分(integral part)。在其他实施例中，单独的3-D打印机由自动化构造器支持，例如在平台上或通过一个或多个臂或执行器等的使用。在示例性实施例中，第一自动化构造器能够根据需要以自动化的方式移动至不同的机器人装配站和从其移动，例如遵循来自控制系统的实时指令。

如步骤2010中描述的，组件的一部分的3-D打印可以意味着例如第一自动化构造器将组件的部分3-D打印到组件诸如例如COTS组件的未打印的第二部分上。可替选地，第一自动化构造器可以与还包括3-D打印机的另一个自动化构造器协同工作，并且每个自动化构造器可以贡献组件的3-D打印部分。作为另一个示例，第一自动化构造器可以将组件的一部分全部或部分地3-D打印到先前被3-D打印的组件的第二部分上。

在示例性实施例中，如步骤2014中示出的，第一自动化打印机可以打印被配置为将组件互连到另一个结构的互连。

因此，在步骤2020中，可以以自动化方式将组件从具有3-D打印机的第一自动化构造器传送到第二自动化构造器。在示例性实施例中，第一自动化构造器在臂的远端处使用一个或多个臂和/或执行器以将被3-D打印的组件(或其一部分)传送到第二自动化构造器，后者的功能可以是将组件移动到附近的位置以进行安装和/或释放第一自动化构造器以使其能够执行其他打印任务。在另一个示例性实施例中，第二自动化构造器使用机器人臂和/或执行器来抓取或接合被3-D打印的组件并将其从第一自动化构造器拿走。在其他实施例中，可以使用多于一个自动化构造器来执行该任务。在这些过程期间，如步骤2025中示出的，第一或第二自动化构造器中的一个或多个可以交换机器人臂和/或执行器以获取使用被3-D打印的组件执行必要操纵所必需的那些。

因此，如步骤2030中示出的，第二自动化构造器(通过其自身或借助于其他机器、机器人或自动化构造器)在运输结构的装配期间以自动化方式在适当位置中安装组件。例如，第二自动化构造器可以使用其能力来将组件定位在运输结构中以在其中进行安装。

上面描述的部件生产过程以及下面进一步描述的过程可以在一个或多个机器人装配站中清楚地执行。例如，在第一机器人装配站(例如，图1中的机器人装配站1010a)中可能发生拆卸，在第二机器人装配站中可能发生将拆卸的部件冶炼成锭，在第三机器人装配站中可能发生将锭气体雾化成金属粉末，并且在第四机器人装配站中可能发生3-D打印。可替选地，一个过程(例如3-D打印)可能发生在多于一个机器人装配站(例如3个站)中。可替选地，在同一机器人装配站中可能发生多于一个(例如，拆卸和冶炼)过程。

在3-D打印部件被一个或多个3-D打印机、诸如3-D打印机器人打印的同时，3-D打印部件可以在适当位置中(诸如在装配线上)被同时机械加工。可替选地，3-D打印部件可以在打印后处理系统中的后续自动化阶段中进行打印后处理。打印后处理系统可以包括一个或多个计算机数字控制(CNC)机器，其可以被配置为执行3-D打印部件的自动化且可重复的表面处理。例如，CNC机器可以包括用于喷丸处理(shot-peening)的头部，以使能自动化和可重复的表面处理。喷丸处理是通过用金属射流轰击金属或复合材料来使它们成形的过程。3-D打印部分可以进一步被喷漆、切割和/或弯曲。例如，该系统可以包括用于喷漆的喷漆机、用于弯曲的弯曲机以及用于切割或修剪的切割机(例如，激光、水射流)。打印后处理系统可以被配置为保持和约束待处理的3-D打印部件的基板或其他附加元件(例如，附接点)以在处理期间固定该部件。

在某些情况下，在经历独立机械加工步骤(例如表面处理)之前，可以清洁诸如粉末或其他不需要的材料(例如颗粒)的3-D打印部件。例如，3-D打印部件可以被传送到自动化清洁站(例如，在单独的机器人装配站中)以从部件移除粉末或其他不需要的颗粒。自动化清洁站可以包括摇动系统、真空系统、摇动和真空系统的组合或从被打印的部件移除材料的其他技术。打印后处理系统可以进一步包括用于被3-D打印的部件的热处理的烤箱。在某些情况下，加热和清洁可同时在被打印的部件上执行。用于热处理过程的热分布可以由控制系统(例如，主控制系统、ERP系统等)确定和控制，该控制系统包括被打印的部件的所需处理和整理过程的信息。再次参照图2，一旦被打印的部件已经被处理，被打印的部件就可以被传送到各个子系统构建线2400，诸如底盘构建线2300。

用于部件生产的3-D打印技术可以以多种方式提供灵活性。例如，根据需要，可以根据需要打印不同的部分。这可以有利地减少获得部件的时间(例如，从另一个来源的运输和递送)、减少库存空间(例如，稍后可以使用的部件的存储)、并且在打印期间增加对准确性和精确度的监督。此外，部件的定制有相当大的自由度，仅受限于3-D打印机可以打印的日益增加的限制。这可以有利地适应不同车辆型号的装配或拆卸，而不必改变基础设施或对设施进行其他长期改变。此外，3-D打印机可以被支持在机器人装置上，并且可以根据需要移动到不同的装配站。在一个示例性实施例中，控制系统1500可以生成提供给机器人装置的指令，以使其自主地移动到另一个装配站或其他位置。在其他示例性实施例中，3-D打印机可以通过或者借助于一个或多个附加的自动化构造器或移动供应车辆而移动到另一装配站。

另一方面，车辆制造设施2000可以使用商业现货(COTS)部件。COTS部件可以包括用于装配的标准COTS部件和用于构建复杂结构(例如底盘)的结构COTS部件。COTS部件可以现场生产，诸如在COTS生产子系统2800中，或者它们可以从现场外来源获得。例如，需要某种形式定制的COTS部件可以在现场制造。可选地，可以使用3-D打印技术或标准机械加工技术来定制或改变现有的COTS部件。在某些情况下，COTS部件可以是标准的COTS部件和结构COTS部件两者。结构COTS部件可以在接收到时被使用。可替选地或附加地，可以调整或定制结构COTS部件(例如，经由加工)用于复杂结构中。结构COTS部件可以基于其相应生产系统的大批量(例如，批量)而以低成本获得。在某些例外情况下，结构COTS部件可能需要很少或不需要加工，并且可以在很少或没有加工摊销的情况下被并入到配件或复杂结构中。例如，结构COTS部件可以包括蜂窝或包括诸如碳纤维、玻璃纤维和铝的材料的其它结构面板，其也可以可选地包含泡沫芯。结构COTS部件还可以包括可以具有任何横截面的管，其可以包括诸如碳纤维、铝、钛、玻璃纤维、塑料、钢的材料以及上述或其他材料的任何组合。结构COTS部件也可以包括挤压件。挤压件可能需要较小的加工，诸如用于修改或固定横截面。可以保存挤压件模具以用于随后的运输结构制造。在某些情况下，制作的或接收到的所有工具和固定装置的目录可以被存储在部件生产系统数据库中，其在一些实施例中可以被包括在数据库1510(图1B)中。车辆优化系统(例如，ERP系统、控制系统)可以访问部件生产系统数据库以协调和优化车辆制造过程。例如，车辆优化系统可以防止现有工具(例如挤压件模具)的冗余购买或制造。

COTS部件可以可选地在COTS部件和接收区域2209处被接收到。一旦COTS部件在区域2200处被系统接收到，或者可替选地在现场大量生产(例如，在COTS生产区域2800处)，它们可以被传送到弯曲区域2210和/或切割区域2220。COTS部件可以以任何顺序弯曲或切割，诸如对于期望的部件设计是高效和/或可行的。例如，COTS部件可以首先被传送到弯曲区域，并且然后被传送到切割区域。可替选地，COTS部件可以首先被传送到切割区域，并且然后被传送到弯曲区域。可替选地，COTS部件可以首先被传送到切割区域，并且然后被传送到弯曲区域，然后返回到切割区域。在某些情况下，切割区域和弯曲区域可以每个包括机器人装配站。弯曲区域可以包括被配置为将COTS部件弯曲成期望的形状的自动化弯曲机器。弯曲可以在多个轴上完成。切割区域可以包括被配置为修剪COTS部件的激光和水射流系统。COTS部件可以被三维修剪。COTS部件的任何位置都可以被修剪，包括端点以外的位置。例如，在切割区域处，可以将挤压件缩短到正确的长度，其在一端处具有所需的圆角(fillet)，并且其中间的横截面的一部分，在剪切载荷在特定设计中不那么显著的位置中，可以被减少以用于清除和重量节省。在某些情况下，例如当需要在车辆位置中完成弯曲或切割时，可以在装配线上执行修剪和/或弯曲。

除了结构COTS部件之外，设施2000还可以使用标准COTS部件，其可以被用作最终产品配件的一部分。例如，标准COTS部件可能包括变速器(transmission)、转向架和轮胎。标准COTS部件可以被用作在配件中被接收。例如，诸如轮胎的标准COTS部件可以被购买，并且可以直接被安装在车轮上而无需修改。可替选地或附加地，标准COTS部件可以在结合之前进行调整或修改。例如，由主要汽车变速器层1制造商提供给COTS部件和接收区域2209的标准变速器COTS部件可被移动到激光切割区域2220，在那里现有固定点被切断。图21并且然后移动到部件生产区域2130，在那里由3-D打印使能的机器人在其上打印新的固定点。可替选地，3-D打印使能的机器人(例如支持3-D打印机或具有3-D打印功能的自动化构造器)可以在装配线上的新固定点上打印。可以注意到，因为变速器可能是某些运输结构中的受压构件，所以变速器可以被认为是标准的COTS部件和结构COTS部件两者。在某些情况下，轮胎工具可以被打印，诸如在部件生产区域2130或COTS生产区域2800中，以有利地使能具有低加工成本的轮胎的高速生产。

一旦COTS部件已经被处理(例如，弯曲、切割、打印等)，它们就可以被传送到包括底盘构建线2300的各种子系统构建线2400(例如，悬架、传动系、底盘、内部等)以及3-D打印部件。例如，底盘构建线可以包括三个机器人装配站，包括用于干式构建的第一站2310、用于结合的第二站2320以及用于组件构建的第三站2330。底盘构建线可以执行诸如组件的检查(例如，扫描)、粘合剂注入、螺栓连接、放置或沉积、部件的3-D打印、成像(例如，经由照相机)和移动(例如经由传送机)。其他子系统2400中的每个可以包括一个或多个机器人装配站。每个子系统(例如，车辆悬架、动力传动系、底盘、飞机机身等)中的最终产品可在总装配2500期间被装配。

除了3-D打印结构部件和标准和结构COTS部件之外，部件生产系统还可以进一步包括附加和独立的输入。例如，在车身生产区域2700中，该系统可以生产定制的外部车身面板和其他定制成型构件。车身面板可以包括诸如铝、碳纤维、纤维增强塑料或塑料的材料。有益的是，在设施2000处现场的车身面板和其他定制成型构件的生产可以降低加工成本，这是因为它不需要被用于传统钢体的昂贵的加工和冲压资本设备。

塑料、碳和/或铝体的使用可允许包裹车身而不是喷涂颜色，以有利地减少可能由喷漆引起的设施2000的环境污染。车身面板的包裹可以在车身面板生产区域的末端处被执行。

车身生产区域2700还可以产生其他定制成型的车身部件。例如，车身生产区域可以生产由碳纤维构成的低轮廓定制车顶纵梁以减少质量，并且成形为与车辆的外部车身一致或甚至与其接合。定制成型的车身部件可以经由传统的铺层或压热器法(autoclaveprocess)来生产。可替选地，定制成型的车身部件可以用3-D打印的工具制成，这可以有利地降低资本支出成本。与被用于制造部件的工具相关联的成本可能无需跨大量车辆摊销。例如，如果使用该工具制造的对应部件(例如，定制车顶纵梁)期望将来被用于制造设施2000中的其他车辆、或者用于其他产品，则可以重用低成本3-D打印工具。可替选地，如果系统(例如，车辆优化系统、ERP系统、控制系统)确定了工具将被重用的可能性较低，则工具可以被回收，诸如经由在区域2100处拆卸和在回收区域2110中回收。

一旦经由运输系统将所有生产输入(诸如3-D打印部件、标准和结构COTS部件、车身部件、其他工具和/或材料)递送到装配线上的适当位置，车辆装配就可以开始。装配线可以包括传送带、龙门式布置或其他形式，并且可以将部件从一个位置运输到线上或线下的位置，其中在每个位置处执行过程。可替选地，装配线可以包括固定的工作区域，其中所有的处理在基本上相同的位置处执行。例如，如前面描述的，运输系统可以包括机器人或体力劳动以将部件运输到工作区域，并且可以通过例如使能机器人相对于工作区域移动来执行不同的处理。装配线可以在总装配2500和车身装配2600、2650完成之后结束2900。下面进一步详细描述装配线中的装配方法。尽管已经关于图2中的部件生产系统描述了各种系统和过程(例如，拆卸、冶炼、粉末生产、激光和水切割、CNC弯曲、清洁站、烤箱等)，但本领域中的普通技术人员可以认识到，用于不同类型的运输结构(诸如飞机、船只、摩托车、雪地摩托车和公共交通运输结构等)的装配设施可以包括附加或不同的区域、系统和子系统，如上面关于车辆制造设施而描述的那些区域。此外，可以理解的是，车辆制造设施不需要包括上面描述的所有的各种系统和过程，并且各种系统和过程不需要如图2中示出的被配置。可替选地或附加地，车辆制造设施可以实现所描述的各种系统和过程的变型。例如，设施可能只包括过程的样本，诸如只使用COTS部件而不是3-D打印部件，或反之亦然。例如，如前面描述的，COTS部件可以在弯曲之前被修剪，或反之亦然。例如，如前面描述的，可以在装配线上打印3-D打印部件，并且可以将部件打印在COTS部件上。

图3示出了部件生产系统3000的可替选的示例性配置。尽管如上面描述的可以设想多种类型的运输结构的装配，但是图3中的示例涉及用于车辆的部件生产系统3000，以便避免不必要地模糊本公开的概念。在图3中，部件生产系统或设施3000可以由车辆子系统区域(例如，图2中的子系统2400)分段。设施3000可以包括一个或多个部件生产段。例如，设施可以包括3-D打印部件生产段3100和COTS部件生产段3200。图3进一步示出了装配线中的多个子系统3600，其中共用于3-D打印部件和COTS部件两者的不同任务可以被执行。

在旨在提高制造灵活性和效率的示例性实施例中，图3的3-D打印部件生产段3100和COTS部件生产段3200可以彼此协调地操作，以便于装配一种或多种类型的汽车。该协调可以至少部分地借由参照图1B描述的控制系统1500和数据库1510以及可以经由网络1515(图1B)与控制系统1500通信的自动化构造器1520a-x和机器人装置来实现。这些自动化构造器和机器人装置可以基于需求、可用性和其他因素在控制系统1510的指导下在一个或多个站或装配站之间自主移动和/或执行不同的任务(实时或其他)。

在3-D打印部件生产段3100中，可以拆卸要回收的旧车辆或旧车辆部件3010以生产可回收材料3110和不可用材料3205。不可用材料可以从系统丢弃。可回收材料可以被转换成锭，诸如经由将材料传送到冶炼厂。锭可以由任何来源的金属生产，包括来自除拆卸的旧车辆和旧车辆部件之外的来源。粉末可以由锭生产3120，诸如经由粉末生产塔中的气体雾化。粉末可以被馈送到一个或多个3-D打印机3130。3-D打印部件可以经过打印后处理3140，包括诸如表面处理、清洁和/或热处理之类的过程。3-D打印部件3400可以汇集并存储3150在第一部件枢纽位置3101中。第一部件枢纽位置3101可以进一步包括一个或多个机器人，诸如自动化构造器，其能够将车辆部件传送到期望的装配线位置。例如，3-D打印部件可以经由一个或多个自动化构造器从第一部件枢纽位置3101分派到装配线中的各个位置。在某些情况下，构建悬架子系统所需的部件可以在悬架部件生产区域3160中被3-D打印。可以将3-D打印的悬架部件直接传送到装配线中的悬架子系统位置3070。可替选地，3-D打印悬架部件可以与其他3-D打印部件一起被传送到第一部件枢纽位置3101，在那里它们随后可以在装配线中被分派到悬架子系统位置3070。可替选地，悬架部件可以作为COTS产品被获取。

在COTS部件生产段3200中，在从现场生产或从现场外来源接收COTS部件3210之后，可以对COTS部件进行CNC弯曲3220和/或切割3230，诸如经由激光和水射流。定制的(例如，经由弯曲和切割)COTS部件3500可被汇集并存储3240在第二部件枢纽位置3300中。第二部件枢纽位置3300还可包括一个或多个机器人，诸如自动化构造器，其能够将部件传送到期望的装配线位置。第一部件枢纽位置处的一个或多个机器人和第二部件枢纽位置处的一个或多个机器人在功能上可以是等同的。例如，定制的COTS部件可以经由一个或多个自动化构造器从第二部件枢纽位置被分派到装配线中的各个位置。

在某些情况下，构建传动系子系统所需的部件可以在传动系生产区域3250中进行生产。可替选地，构建传动系子系统所需的部件可以作为COTS部件被获取。传动系部件可以直接被传送到装配线中的传动系子系统位置3060，或者可替选地通过第一部件枢纽或第二部件枢纽来传送。在某些情况下，内部子系统的部件可以在内部生产区域3260中进行生产。可替选地，内部部件可以作为COTS部件被获取。内部部件可以被直接传送到装配线中的内部子系统位置3080，或者可替选地通过第一部件枢纽或第二部件枢纽来传送。在某些情况下，可以在车身包裹部件生产区域3270中生产车身包裹部件，诸如车身面板和玻璃。可替选地，车身包裹部件可以作为COTS部件被获取。车身包裹部分可以被直接传送到装配线中的玻璃体子系统位置3090，或者可替选地通过第一部件枢纽位置3101或第二部件枢纽位置3300来传送。

部件可被运输到的一些其他装配线位置包括干式配合位置3040和结合和固化位置3050。

不同位置处的不同机器人装配站可以被用于车辆装配和制造的不同阶段。不同的站可以以遵循逻辑进展的方式来定位。例如，执行前一阶段的机器人装配站可以位于邻近执行后续阶段的机器人装配站。在某些情况下，车辆或车辆部件可以遵循路线或路径，并且各个站点可以沿着路线或路径或邻近路线或路径定位。例如，机器人装配站可以定位成使得这些部件沿着基本线性或圆形的路径行进。在某些情况下，每个装配线位置可以包括机器人装配站。贯穿装配线中的各个位置，可以存在可用的一个或多个机器人臂交换站3020和一个或多个移动机器人臂托盘3030。在某些情况下，机器人臂交换站可以是静止的，并且移动机器人臂托盘可以能够自主地或者借助于(例如推动)能够行进的另一个机器人(诸如自动化构造器)来行进。下面将更详细地描述机器人臂交换站3020和移动机器人臂托盘3030。

图4示出了附加装配配置的示例。附加装配配置可以可选地被用于低容量装配。低容量装配配置4000允许在少至七个站4001-4007的情况下完成运输结构4100的装配，包括车辆结构的装配。可替选地，取决于配置，针对特定车辆，可以在少于或等于七个站中完成装配。装配可以在比先前列出的更多数量的站中完成。在某些情况下，每个站可以对应于机器人装配站，每个机器人装配站包括执行与每个机器人装配站相关联的一个或多个车辆制造过程的集合的一个或多个自动化构造器4120。例如，第一站可以包括用于节点装配4001的车辆制造过程的集合，第二站可以包括用于平板装配4002的车辆制造过程的集合，第三站可以包括用于粘合剂固化4003的车辆制造过程的集合，第四站可以包括用于发动机悬架组件的装配4004的车辆制造过程的集合，第五站可以包括用于内部装配4005的车辆制造过程的集合，第六站可以包括用于门窗修剪4006的车辆制造过程的集合，并且第七站可以包括用于车身面板安装和包裹4007的车辆制造过程的集合。在其他情况下，每个制造阶段可以对应于机器人装配站，每个阶段包括一个或多个子站(substation)。例如，第一机器人装配站可以包括第一阶段中的子站，包括节点装配4001、平板装配4002和粘合剂固化4003。第二机器人装配站可以包括第二阶段中的子站，诸如发动机悬架组件的装配4004。第三机器人装配站可以包括第三阶段中的子站，包括内部装配4005和门窗修整4006。第四和最终装配站可以包括第四阶段中的子站，诸如车身面板安装和包裹4007。

每个站和/或机器人装配站可以包括三个级别的动作，包括高级动作4010、中级动作4020和低级动作4030。在某些情况下，动作的级别可以由被分派执行该动作的任务的一个或多个自动化构造器的参与程度来确定。可替选地或附加地，动作的级别可能由其难度决定。可替选地或附加地，动作的级别可以通过其正在装配的车辆4100的干预程度(例如，接触、操纵、控制等)来确定。可替选地或附加地，动作的级别可以通过其与自主装配平台4105的接近度来确定。例如，部件和工具经由传送带4110从移动供应车辆4130到自主装配平台4105的运输可以是低级动作，这是因为自动化构造器只需执行简单的任务，诸如在两个位置之间运输部件或工具，并且该任务在离自主装配平台相对较长的距离处(例如传送带的末端)被执行。例如，在传送带上的部件或工具中间执行的动作可以是中级动作。例如，在自主装配平台处执行的动作可以是高级动作。

可根据需要在需要时传送不同的车辆部件或车辆工具。例如，不同的车辆部件和/或工具可以在机器人装配站之间运输或机器人装配站内运输或从另一位置运输到特定的机器人装配站。移动供应车辆4130和传送带4110可以方便且高效地将机器人装配站中所需的部件和/或工具可用到与机器人装配站相关联的一个或多个自动化构造器。例如，移动供应车辆可以接近自动化构造器，以直接向自动化构造器提供部件。可替选地，自动化构造器可以接近移动供应车辆以直接从移动供应车辆接收部件。移动供应车辆也可以经由中间传送带提供部件。这样的传送带可以将部件从一个位置传送到另一个位置，而无需任何移动供应车辆的帮助。传送带可以最小化或减少自动化构造器行进来取出部件的需要。自主装配平台4105可以是能够支持一个或多个车辆制造过程的任何平台。例如，平台4105可以被配置为支持在平台上装配的车辆或其他运输结构的尺寸和重量。平台4105可以包括任何形状(例如，基本上圆形、有角的、多边形、自由形式等)和任何合适的区域。在某些情况下，自主装配平台4105可以简单地包括设施4000的地面水平地面(例如，地板)的区域。在其他情况下，自主装配平台4105可以升高到地面水平以上。平台4105可能能够上下移动。平台4105可能能够或可能不能横向移动或旋转。自主装配平台4105可以基本平行于地面。自主装配平台4105可以被配置成顺时针或逆时针旋转以允许一个或多个自动化构造器访问平台上的车辆4100的不同部件，而无需一个或多个自动化构造器本身务必移动穿过不便路径(例如，在传送带上、下或通过传送带)以访问车辆的不同部件。自动化构造器可能能够横越地面以围绕平台4105移动。

诸如经由一个或多个质量控制传感器4140可以监视装配线。一个或多个质量控制传感器4140可以被固定在一个位置处，贯穿设施4000具有一定的移动自由(例如，旋转、平移、倾斜等)或没有移动自由。可替选地或附加地，一个或多个质量控制传感器4140可以被包括在一个或多个机器人上，诸如自动化构造器。质量控制传感器4140可以基本上实时地向一个或多个运输结构制造过程提供质量控制和反馈，诸如通过将装配产品与期望的设计中的要求进行比较。质量控制传感器4140可以通信地被耦接到控制系统1500(图1B)以将感测数据发送到控制系统，其中控制系统可以响应于感测数据向系统的一个或多个机器人、诸如自动化构造器提供指令以继续、停止或改变它们正在执行的一个或多个动作。传感器4140可以包括照相机、红外传感器、其他视觉检测器(例如扫描仪等)、音频传感器(例如麦克风)、热传感器、热敏传感器、运动检测器和/或其他传感器。传感器可以检测部件、机器人、工具或装配站内任何个体的视觉和非视觉特性。传感器借助一个或多个处理器可以捕获一个或多个图像、捕获部件的视频、跟踪位置、状态和方向、和/或点错误。从传感器获得的数据可以被存储在存储器中和/或借助一个或多个处理器进行分析。另外，由传感器和一个或多个处理器收集到的数据可以被传送给远程用户。

图5示出了增材制造装配系统的示意图。增材制造装配系统可以包括节点结构，包括可以经由连接器彼此连接的连接器(例如节点)和互连材料。互连材料可以包括各种标准化的结构材料，诸如蜂窝板、管和挤压件。连接器可以被3-D打印，诸如在图2中的部件生产区域2130中。可替选地，取决于实施方式，连接器可以作为COTS部件被获取，并且被修改或按原样使用。互连结构材料可以被3-D打印，诸如在图2中的部件生产区域2130中。可替选地，互连结构材料可以作为COTS部件被获取。在某些情况下，诸如当连接器和/或互连材料的一些部分被3-D打印到COTS部件上时，连接器和/或互连材料可以部分地包括COTS部件和部分地3-D打印的材料。可替选地，可以在设施内制造未打印的结构材料。

包括紧固件(例如螺钉)和粘合剂(例如胶)的使用的各种连接技术可以被用于经由连接器将互连材料与另一互连材料装配。例如，第一管和第二管可以每个经由紧固件紧固到节点，从而由节点接合。在另一个示例中，第一管和第二管可以每个经由在节点和第一管的接头之间以及节点和第二管的接头之间注入粘合剂而被紧固到节点，从而被节点接合。连接方法可以暂时或永久地将互连材料连接到节点。3-D打印的可用性可以为可用的连接方法增加很大的灵活性。例如，可以定制设计和3-D打印紧固件、用于固定紧固件的固定特征(例如，具有特定直径的孔)和/或用于引入粘合剂的通道。在某些情况下，紧固件、用于固定紧固件的特征和/或用于引入粘合剂的通道可以被3-D打印到连接器或互连材料上。灵活的固定特征可以包括螺钉、摩擦力和基于密钥的联锁等，其可以使能机器人装配站快速并自适应地固定部件。

在示例性实施例中，增材制造系统5100可以实现机器人装配系统。机器人装配系统可以增加复杂运输结构的生产率。如前面描述的(诸如相对于图1A和图1B)，运输制造设施可以包括多个机器人装配站和多个机器人，诸如与每个装配站相关联的自动化构造器和移动供应车辆。多个机器人可以被配置在机器人装配站布置内，以协作地装配和验证通过装配站的运输结构的质量控制。机器人装配站可以包括各种特定的特征和/或传感器，这些特征和/或传感器被配置为使能快速装配车辆或其他运输结构部件，包括3-D打印部件、COTS部件和/或非打印设施制造部件。

机器人装配系统在许多方面可以是灵活的。例如，机器人装配站可以被配置为能够调整和装配新的和/或不同的结构，而不需要对机器人装配系统或其组件(例如机器人)的固定或重新编程的显著调整。例如，机器人装配站的指定位置和/或指定区域可以实时修改。在涉及装配诸如汽车的车辆的一些示例性实施例中，多个机器人可以每个能够执行不同的车辆制造过程，使得可以指示现有的机器人执行不同的车辆制造过程而不必将机器人替换为不同的机器人以便执行不同的车辆制造过程。

机器人装配站可以是非设计特定的。如前面描述的，不同的车辆型号可以同时或在不同的时间共享一个或多个机器人装配站。例如，机器人装配站可以装配要被用于各种不同品牌的车辆、各种不同型号的车辆、各种不同类别的车辆(例如卡车、拖车、公共汽车、四轮汽车等)、和/或各种不同类别的运输结构(例如船只、飞机、摩托车等)的结构。例如，各种不同品牌、型号和/或类别的车辆可以以任意顺序呈现给机器人装配站，并且机器人装配站可以继续执行与机器人装配站相关联的一个或多个车辆制造过程的集合。类似地，机器人可能是非特定设计的。相同的机器人可以针对车辆的各种不同品牌、型号和/或类别执行相同的车辆制造过程(例如，焊接)。在某些情况下，不同的机器人可能会针对各种不同的品牌、型号和/或类别共享相同的工具。

机器人装配系统可以包括增材制造过程。诸如通过在机器人装配站中结合打印机器(例如，3-D打印机器人)以及装配机器(例如各种自动化构造器)，可以垂直集成增材制造过程。非打印结构材料也可以在工厂内例如以小批量或大批量被制造。例如，碳纤维可以通过一个或多个自动化构造器(例如碳纤维机器人)编织成特定形状。可以将碳纤维材料成形为期望的3-D设计，诸如通过改变碳纤维的个别股线的长度。在某些情况下，可以根据需要生产非打印结构材料。这可能有利于减少离散部件的库存。库存可包括用于按需生产非打印结构材料的大量原材料储备。

在机器人装配站中，可以利用多个机器人来装配车辆5010的部件。例如，诸如移动支持车辆的一些机器人可被配置为从打印机收集3-D打印部件，收集标准和结构COTS材料，诸如碳纤维管、挤压件和结构化面板，并且从机器人臂交换中心5100收集机器人的臂以用于运输。移动支持车辆可以包括用于承载一个或多个车辆组件的移动支持车辆5210和用于承载一个或多个机器人臂的移动支持车辆5200。例如，移动支持车辆5210可以承载紧固件托盘5140、节点托盘5130和/或COTS挤压件托盘5120。同一移动支持车辆可以承载多于一种类型的车辆组件。可替选地，不同的移动支持车辆可以承载不同类型的车辆组件。在某些情况下，移动支持车辆可能特定于一种或多种类型的车辆组件或工具。

诸如经由预编程指令和/或来自控制系统(诸如图1B中的控制系统1500或将在下面进一步讨论的图6中的控制系统6000)的指令，移动支持车辆可以全部或部分自主地行进。在某些情况下，移动支持车辆可以包括与控制系统通信的一个或多个传感器(例如，照相机、诸如GPS的地理位置装置等)，使得控制系统可以跟踪移动供应车辆的位置。在示例性实施例中，控制系统可以使用跟踪的位置来形成和发送指令。移动供应车辆可以滚动、旋转、行走、滑动、浮动、飞行和/或执行上述的组合，以从一个位置行进到另一个位置。移动支持车辆可以在一个参数或参数的集合内、沿着表面、和/或沿着轨道(横向、纵向等)自由移动。在某些情况下，移动支持车辆可以被配置为行进以使得基部相对于下面的表面(例如，地面、绳索、墙的侧面、柱的侧面等)移动。例如，移动支持车辆可以包括移动组件和非移动组件。诸如轮子、带、肢体、翼或其他部件(例如齿轮等)的移动组件可以相对于非移动组件移动，以使非移动组件相对于下面的表面移动。

在示例性实施例中，诸如自动化构造器的一些机器人可以被配置为装配部件、固定部件、并且将紧固件和粘合剂施加到车辆部件。自动化构造器可以被固定在具有有限移动自由度的位置中(例如，旋转、肢体的旋转(如果存在的话)等)。可替选地或附加地，自动化构造器可以自主地或半自主地行进，诸如经由预编程的指令和/或来自控制系统(例如图1B中的控制系统1500或图6中的控制系统6000)的指令，如以上前面描述的。自动化构造器可以自由地遍历下面的表面。自动化构造器可以自由地在没有障碍或障碍物的任何横向方向上移动。自动化构造器可以包括自动化构造器车载的一个或多个处理器，其可以生成命令来控制构造器的移动。可以响应于和/或基于由自动化构造器车载的一个或多个传感器收集到的数据来生成命令。

在示例性实施例中，自动化构造器可以包括与控制系统通信的一个或多个传感器(例如，照相机、诸如GPS的地理位置装置)，使得控制系统可以跟踪自动化构造器的位置。在某些情况下，控制系统可以使用跟踪的位置来形成和发送指令。自动化构造器可以滚动、旋转、行走、滑动、浮动、飞行和/或上述的组合以从一个位置行进到另一个位置。例如，自动化构造器可以包括一个或多个轮子，其可以滚动以推进自动化构造器。自动化构造器可以在参数内、沿着表面和/或沿着轨道(横向、纵向等)自由移动。在某些情况下，自动化构造器可以被配置为行进以使得基部相对于下面的表面(例如，地面)移动。例如，自动化构造器可以包括至少一个移动组件和一个非移动组件。诸如轮子、带、肢体、翼或其他部件(例如齿轮等)的移动组件可以相对于非移动组件移动，以使非移动组件相对于下面的表面移动。

自动化构造器可以包括机器人、诸如用于结合的结合机器人5330、用于处理固定装置的固定机器人5320、用于打印3-D部件或用于支持分离的3-D打印机的3-D打印机器人5310、用于螺栓连接的螺栓连接机器人5340、用于替换其他机器人的臂的臂替换机器人5220、用于处理挤压件诸如用于产生挤压件和/或安装挤压件的挤压件机器人5300、压装机器人(图5中未示出)和用于焊接的焊接机器人(图5中未示出)。3-D打印机器人可以包括配备有3-D打印机的机器人。三维打印机器人可以像其他自动化构造器一样自主或半自主地行进。移动3-D打印机器人可以根据需要行进到装配线或其他工作区域(例如平台)并且直接在车辆、车辆部件和/或车辆配件上打印。

各种其他机器人可以执行机械过程，诸如切割(例如，经由水射流、激光切割器)、弯曲(例如，CNC机器弯曲)和铣削(例如，用于接受插入件并且允许符合特定形状的面板)。可替选地，移动支持车辆机器人可以将需要机械处理的部件运输到其他机器。

自动化构造器可以被配置为在具有或不具有一个或多个工具的帮助的情况下执行车辆制造过程。例如，3-D打印机器人可以被配置为借助于3-D打印机来执行3-D打印过程。一个或多个工具(例如3-D打印机)可以是自动化构造器的永久或可拆卸部分。在某些情况下，自动化构造器可以包括一个或多个机器人臂5110。一个或多个机器人臂可以永久地被附接到自动化构造器或可以从自动化构造器拆卸。在一个示例中，臂可以具有可以被附着到臂的工具，并且可以根据需要将臂换出来以交换工具。在另一个示例中，臂可以保持附着到自动化构造器，但是可以从臂换出诸如末端执行器的工具。机器人臂可以包括可互换的末端执行器，其能够执行各种任务(例如，底盘装配、电池装配、车身面板装配、喷漆、人类举重辅助、紧固件的施加、粘合剂的施加、喷漆的施加、用于固化的组件的固定等)。在某些情况下，末端执行器可以是可互换的。可替选地或附加地，包括末端执行器的机器人臂可以是可互换的。在某些情况下，一个或多个工具可以在各种静止位置处变得可用。例如，包括可互换末端执行器的一个或多个臂可以在机器人可以访问交换臂的各个固定臂交换区域5100处变得可用。可替选地，诸如包括可互换末端执行器的一个或多个臂的工具可以在移动支持车辆5200上变得可用，所述移动支持车辆5200被配置成将一个或多个臂运输到由其他机器人可访问的各个位置。在某些情况下，承载一个或多个臂的移动支持车辆可以将臂递送至特定机器人。可用的机器人臂可能是非设计特定的。例如，不同的机器人可以在不同的时间点使用相同的臂来在对不同的型号和/或类别的车辆执行车辆制造过程。在某些情况下，机器人臂可能与任何自动化构造器兼容，使得任何自动化构造器都可以使用机器人臂。在其他情况下，机器人臂可以仅与某种类型的自动化构造器兼容，使得只有特定类型的自动化构造器可以使用机器人臂。

在一个示例中，机器人装配站可以通过使用包括一个或多个机器人臂的一个或多个自动化构造器而同时协调多个管从各个角度插入节点中，引入栓接的次要特征，并且然后经由3-D打印通道注入粘合剂。然后固定机器人可以应用外部固定装置以在固化期间提供适当的位置。

图6示出了装配系统控制系统6000的示意图。在某些情况下，装配系统控制系统6000和装配系统控制系统的工作可对应于图1B中的控制系统1500和图1B中的控制系统1500的工作。控制系统6000可以包括已知的计算组件，诸如一个或多个处理器、存储由一个或多个处理器执行的软件指令以及数据的一个或多个存储装置。一个或多个处理器可以是能够执行特定指令集的单个微处理器或多个微处理器、现场可编程门阵列(FPGA)或数字信号处理器(DSP)，或者这些组件的一些组合。计算机可读指令可以被存储在有形的非暂时性计算机可读介质上，诸如软盘、硬盘、CD-ROM(光盘只读存储器)、MO(磁光)、DVD-ROM(数字多功能盘只读存储器)、DVD RAM(数字多功能盘-随机存取存储器)或半导体存储器。在一些示例性实施例中，控制系统可以使用云存储、例如对物联网(IoT)可能起关键作用的任何未来存储技术。可替选地，本文公开的方法可以以硬件组件或硬件和软件的组合来实现，诸如例如ASIC(专用集成电路)、专用计算机或通用计算机。

网络6010可以被配置为连接和/或提供各种组件(例如，一个或多个自动化构造器6200、一个或多个移动供应车辆6300等)和控制系统6000之间的通信。例如，网络可以被实现为互联网、内联网、外联网、无线网络、有线网络、局域网(LAN)、广域网(WAN)、蓝牙、近场通信(NFC)、提供图6中的网络布局的一个或多个组件之间的通信的任何其他类型的网络或上面列出的网络的任何组合。在一些实施例中，可以使用小区和/或寻呼网络、卫星、许可的无线电、或许可的无线电和未许可的无线电的组合来实现网络。网络可以是无线的、有线的(例如，以太网)或其组合。

控制系统6000可以被实现为存储指令的一个或多个计算机，所述指令在由一个或多个处理器执行时可以生成指令并将该指令发送到一个或多个自动化构造器6200、一个或多个移动供应车辆6300、其他机器人、和/或装配系统中的机器。控制系统可以进一步接收来自一个或多个自动化构造器、移动供应车辆、其他机器人和/或装配系统中的机器的数据和/或指令请求。尽管图6示出了单个控制系统6000，但是在一些实施例中，车辆制造设施可以包括一个或多个控制系统，其中每个控制系统基本上平行于控制系统6000和/或与控制系统6000结合操作，诸如通过网络6010。可替选地或附加地，控制系统6000可以贯穿设施内的不同位置进行分布。例如，车辆制造设施可以包括主控制系统和ERP系统，其中ERP系统被嵌入作为主控制系统的一部分。在某些情况下，单个计算机可以实现一个或多个控制系统。可替选地，一个或多个控制系统可以在分离的计算机上实现。在某些配置中，一个或多个控制系统可以是被存储在由其他控制系统可访问的存储器中的软件(例如，在其他控制系统本地的存储器或通过通信链路诸如网络可访问的远程存储器中)。在一些配置中，例如，一个控制系统可以是计算机硬件，并且另一个控制系统(例如，指导3-D打印机的ERP系统)可以是可以由另一个控制系统执行的软件。

一个或多个控制系统6000可以被用于以各种不同的方式控制车辆制造设施的各种组件，诸如通过存储和/或实施执行一种或多种算法以实现控制的软件。尽管已经描述了用于执行一个或多个算法的多个控制系统，但应该注意的是，可以使用与公开的实施例一致的单个控制系统来执行一些或全部算法。

在某些情况下，一个或多个控制系统可以连接或互连到一个或多个数据库，诸如图1B中的数据库1510。一个或多个数据库可以是被配置为存储数据(例如，传感器数据、部件制造数据、库存数据等)的一个或多个存储器装置。在一些示例性实施例中，一个或多个数据库还可以被实现为具有存储装置的计算机系统。在一个方面中，控制系统6000可以使用一个或多个数据库来执行与所公开的实施例一致的一个或多个操作。在某些示例性实施例中，一个或多个数据库可以与控制系统位于同一位置，和/或与可以是或不是网络6010的网络上的其他组件(例如自动化构造器6200)位于同一位置。例如，自动化构造器6200可以在不经过控制系统的情况下将传感器数据发送到一个或多个数据库。将意识到，一个或多个数据库的一个或多个其他配置和/或布置也是可能的。

控制系统6000可以诸如通过网络6010与多个用户通信。例如，诸如第一用户6020a和第二用户6020b的一个或多个用户可以与控制系统进行通信。用户(例如，车辆制造设施的管理员、工厂经理等)可以参与系统以便监视车辆制造过程(例如，机器人活动、生产效率、质量控制等)和/或将指令给予车辆制造设施的各种组件(例如机器人、机器等)。通信可以是单向的，例如从用户到控制系统(例如，命令、指令等)或从控制系统到用户(例如警报、通知、命令、指令等)。可替选地，通信可以是用户与控制系统之间的双向通信。在某些情况下，用户可以与系统的其他用户通信。用户可以与设施相关联，并且可以包括个人或实体，诸如设施的管理员、设施的雇员、由设施制造的车辆型号或其他运输结构的设计者、以及设施的客户或潜在客户。由用户提供给命令系统的指令可以是实时指令(例如，在制造车辆之后)或以有规律间隔或无规律间隔的定期指令(例如，装配或设计的发起、在关键阶段处定期检查等)。在某些情况下，指令可以处于高级别，以诸如命令配件的开始或停止或者另外地发起预先存在的协议，其中控制系统然后可以自主地或半自主地执行用户命令。在某些情况下，指令可以更详细，诸如控制机器人的个别路径、控制车辆部件的行进路径以及控制进度表。

用户可以借助可以包括接口的用户装置6030a、6030b与系统进行通信。例如，第一用户可以借助于包括接口的第一用户装置与系统进行通信，第二用户可以借助于包括接口的第二用户装置与系统进行通信，第n用户可以借助于包括接口的第n用户装置与系统进行通信等等。

用户装置6030a、6030b可以是移动装置(例如，智能手机、平板电脑、寻呼机、个人数字助理(PDA))、计算机(例如，手提电脑、台式计算机、服务器)或可穿戴装置(例如智能手表)。用户装置还可以包括任何其他媒体内容播放器，例如机顶盒、电视机、视频游戏系统或能够提供或呈现数据的任何电子装置。用户装置可以可选地是便携式的。用户装置可以是手持式的。用户装置可以是能够连接到网络、诸如局域网(LAN)、诸如因特网的广域网(WAN)、电信网络、数据网络或任何其他类型的网络的网络装置。

用户装置可以包括存储器存储单元，其可以包括包含用于执行一个或多个步骤的代码、逻辑或指令的非暂时性计算机可读介质。用户装置可以包括能够执行一个或多个步骤的一个或多个处理器，例如根据非暂时性计算机可读介质。用户装置可以是例如被配置为执行与所公开的实施例一致的一个或多个操作的一个或多个计算装置。用户装置可以包括示出图形用户界面的显示器。用户装置可能能够经由用户交互装置接受输入。这样的用户交互装置的示例可以包括键盘、按钮、鼠标、触摸屏、触摸板、操纵杆、轨迹球、照相机、麦克风、运动传感器、热传感器、惯性传感器或者任何其他类型的用户交互装置。用户装置可能能够执行由一个或多个认证系统提供的软件或应用程序。例如，用户(例如设施管理员、工厂经理等)可以通过用户装置向控制系统输入指令以转发到一个或多个机器人或机器。在另一个示例中，用户可以重新编程控制系统，诸如用于车辆制造过程的重新优化或用于软件更新。在另一个示例中，诸如出于安全考虑，用户可以具有发送紧急停止命令的选项，其可以停止在车辆制造设施中操作的所有机器人和/或机器的操作。

控制系统6000可以被配置为生成用于一个或多个自动化构造器6200和/或一个或多个移动供应车辆6300往返于每个装配站的指令。例如，控制系统可以指示一个或多个自动化构造器自主地往返于每个装配站。可替选地或附加地，控制系统可以向一个或多个自动化构造器提供更详细的(例如，逐步的)指令以往返于每个装配站。在某些情况下，控制系统可以诸如通过指示与机器人装配站相关联的一个或多个自动化构造器的行进来改变机器人装配站6100、6120的指定位置和/或指定区域。可替选地或附加地，机器人可以具有控制系统可以或可以不覆盖的预编程指令。在这方面，机器人装配站可以是灵活的和模块化的，并且通过在设施位置和/或设施区域的限制内改变每个机器人装配站的相应位置和/或区域，可以容易地重新配置制造设施。在某些情况下，控制系统可以与同一机器人装配站中的其他组件协调地向组件(例如，移动供应车辆6300)提供指令。例如，控制系统6000可以向与第一机器人装配站6100相关联的所有机器人发出指令，以停止任何和所有操作并且行进到第二机器人装配站6120。

在示例性实施例中，控制系统6000可以实时生成指令。实时可以包括小于1秒、十分之一秒、百分之一秒或一毫秒的响应时间。取决于实施方式，一个或多个机器人6200、6300中的每个(诸如上面描述的或下面进一步描述的那些)可能能够实时响应来自控制系统的指令。例如，通过一个或多个自动化构造器的移动，机器人装配站可以在位置和/或区域中实时地被重新配置和按比例缩放。

控制系统6000可以进一步被配置为生成用于一个或多个自动化构造器6200执行用于车辆或其他运输结构的一个或多个制造过程、或者一个或多个制造过程的一个或多个集合的指令。控制系统可以将关于执行制造过程的详细指示给予一个或多个自动化构造器。例如，控制系统(诸如通过ERP系统)可以将车辆部件的特定尺寸给予3-D打印自动化构造器进行打印。

在另一个示例中，在机器人中预编程的指令和/或从控制系统(诸如图1B中的控制系统1500和/或图6的控制系统6000)接受到的指令和/或由机器人经由机器学习学习的指令的限制内，机器人可以自由地移动到机器人装配站和从机器人装配站移动并且在机器人装配站内移动。机器人可能能够接收和后处理3-D打印部件，并且将3-D打印部件递送到机器人装配站以结合到复杂结构(例如底盘)中。不同的机器人装配站可以被放置在一条或多条装配线旁边或周围，诸如为了效率，其可以使能材料随着过程进行而穿过不同的机器人装配站。

图7示出了机器人自动化系统的示例。机器人自动化系统7000可以包括一个或多个自动化构造器7200、用于运输一个或多个运输结构部件7300、7400的传送带7500、传感器7600和一个或多个处理工具7100。可替选地，该系统可以包括可替代传送带的运输系统，诸如其他移动平台、移动机器人和/或体力劳动。机器人自动化系统可以支持在制造设施中执行的各种过程，诸如制造、测试、库存、预先使用、回收或处置处理。由机器人自动化系统执行的过程可能是建设性的、保护性的或解构性的，如适合于正在处理的运输结构的部件的生命周期的阶段。

一个或多个自动化构造器7200和/或一个或多个处理工具7100可以是移动的，使得它们可以行进到非常大的、永久安装或存储的部件。可替选地或附加地，传送带7500可以将一个或多个自动化构造器和/或一个或多个处理工具朝向一个或多个部件7300、7400传送。可替选地或附加地，一个或多个部件可以朝向一个或多个自动化构造器和/或一个或多个处理工具传送。自动化构造器和过程工具是否移动和/或车辆部件是否移动可能是经济和机械效率的考虑。例如，将两者中的较小和/或较轻的朝向两者中的较大和/或较重的移动可能是更经济和机械高效的。在某些情况下，如果待加工的一个或多个车辆部件是不便于移动的较大部件的一部分(例如，经由装配、安装)，则一个或多个车辆部件可以首先通过一个或多个拆卸自动化构造器从其安装中分离并拆卸。一旦一个或多个自动化构造器和一个或多个车辆部件被带到另一个的范围内，一个或多个自动化构造器就可以执行指示过程。在一个示例中，自动化构造器可选地包括增材制造或3-D打印机器以构造用于磨损或损坏的车辆部件的替代品。一个或多个自动化构造器可以通过可用的处理工具来交换机器人执行器。可替选地，一个或多个自动化构造器可以交换具有不同执行器的机器人臂。

传感器7600可以通信地被耦接到控制系统，控制系统继而通信地被耦接到一个或多个自动化构造器。可替选地，传感器可以与一个或多个自动化构造器和/或一个或多个处理工具直接通信。在某些情况下，传感器可以是成像装置，诸如照相机。在某些情况下，传感器可以是热传感器、运动传感器、音频传感器(例如麦克风)等。传感器可以监视(例如质量控制检查等)运输结构制造过程。例如，传感器7600可以确定一个或多个车辆部件所处的生命周期的阶段，并将这些数据发送到控制系统，该控制系统随后可以指示一个或多个自动化构造器执行适合于特定生命周期的过程。传感器7600还可以检测一个或多个部件的磨损和破损或损坏，以诸如通过控制系统指示一个或多个自动化构造器参与增材制造或3-D打印以构建用于磨损或损坏的部件的替代品。在一个示例中，传感器可以被用于沿着管道检查夹具或密封件以移除磨损部件并制造并安装新部件，在那里磨损部件被移除。

图8示出了结构化子配件的示例。在示例性实施例中，机器人装配站可以被用于装配由预制组件组成的结构，诸如节点8100a、8100b、弧和管8200。在某些情况下，这样的组件可能需要将多个组件协调地(例如同时、具体地定时等)插入到其他组件(例如节点、弧、管等)中。这种协调的插入可以防止结构的几何绑定。在某些情况下，子配件结构8300可以被结合到较大组件8200中。

在示例性实施例中，每个部件、配件和/或子配件结构可以包括一个或多个标签。标签可以包括识别矩阵，诸如矩阵8110a、8110b和8310b。标签可以被用于检测和识别部件、确定部件的位置、定位和/或取向、检测错误、和/或贯穿制造过程和/或贯穿部件的生命周期跟踪和监视部件。例如，可以使用标签来验证部件、配件和/或子配件结构相对于另一个的正确取向和位置。标签可以由位于装配线上和/或自动化构造器上的一个或多个传感器(例如，照相机)检测。在经由标签进行验证之后，部件、配件和/或子配件结构可以被装配，诸如经由单动按压就位动作(single-motion press-into-place action)，其中从数个方向施加协调的力。可以对协调的力进行编程或指示(例如实时)以同时或具体计时。单动按压就位动作或其他插入动作可以由机器人装配站中的一个或多个机器人、诸如一个或多个自动化构造器执行。

图9示出了拆卸区域的示例。拆卸区域针对大部件可以反向执行装配线的过程以实现灵活的拆卸。旧的运输结构或运输结构部件可以被拆卸，诸如经由被配置为拆卸的一个或多个自动化构造器。拆卸的组件可能会基于其相应的状况进行回收、翻新或丢弃。可以例如通过诸如图7中的传感器7600的传感器来检查拆卸的组件的状况。可替选地，一个或多个传感器可以位于诸如拆卸式自动化构造器的机器人上，以检查拆卸的组件。在一些实施例中，诸如经由识别矩阵(诸如图8中的矩阵8110a、8110b、8310b)识别拆卸部件的生命周期的阶段，拆卸部件的状况可以被嵌入到拆卸部件中。控制系统可以给出指令，或者可以预编程一个或多个机器人，以确定部件是否被回收、翻新或丢弃。例如，来自玻璃体9100的玻璃，选择来自悬架子系统9200的悬架部件，选择来自内部子系统9300的内部部件以及来自其他子系统9400的碳材料可被确定为可回收的并且被发送到冶炼厂以转变为锭。其他组件，诸如选择车身部件、车轮、轮胎和发动机可以被确定为能够被翻新并且运输到存储区域。在某些情况下，从一个或多个子系统拆卸的节点可以被确定为可回收的并且被运输到冶炼厂。在某些情况下，可能在被运输到冶炼厂之前将节点挂钩到悬架部件上。

在某些情况下，图5的增材制造系统可以进一步包括多个传感器。多个传感器可以确保装配在机器人装配站中的复杂结构系统的正确装配和质量控制。一个或多个传感器可以被安装在机器人装配站中。可替选地或附加地，一个或多个传感器可以被定位在与机器人装配站相关联的一个或多个机器人上，诸如自动化构造器。可替选地或附加地，一个或多个传感器可以被集成到由系统生产的结构产品中。一个或多个集成传感器可以在装配过程期间提供关键反馈，并且可以在产品的整个生命周期中提供关于产品的持续信息。一个或多个传感器可以被定位成支持适当的定位和公差叠加(stack-up)。一个或多个传感器可以进一步检测产品规格的适当或不适当的性能。

在某些情况下，3-D打印部件和/或结构可以被配置成接受和/或结合一个或多个传感器。结合的一个或多个传感器可以与3-D打印部件和结构、和/或最终产品一起行进。通过跟踪打印部件和结构、和/或通过结合的一个或多个传感器最终产品，控制系统可以监视产品质量。在示例中，应力传感器可以跟踪和监视已经将应力传感器集成在特定驾驶条件下的车辆的扭转性能。例如，预期应力可以在生产时被测量，并且然后可以与车辆执行类似操作的稍后时间处测量出的经验应力值相关。这样的监视可能会提供潜在故障和产品责任伤害的预警，并随后向制造设施提供反馈，以提高潜在风险区域中的组件强度。在其他示例中，系统可以从集成传感器获得频率响应测量结果和/或声学测量结果以执行类似的分析。

图10示出了集成传感器的机器人自动化系统的示例。系统10000可以包括运输第一部件10300的第一传送带10100、由第一传感器10800监视的第一部件和运输第二部件10400的第二传送带10200、由第二传感器10900监视的第二部件、子配件结构10600、第三部件10500和一个或多个自动化构造器10700。例如，第一传感器和第二传感器可以包括能够跟踪存在于装配站中的一个或多个自动化构造器和一个或多个个人(例如，人类操作员)的两个臂的位置的高架(overhead)3-D传感器(例如，Kinect或LIDAR)。传感器可以被配置为投影潜在的移动路径并且抢先防止人与机器人碰撞。可替选地或附加地，当一个或多个个人被确定为在一个或多个自动化构造器的附近时，诸如经由通过控制系统给出指令，装配站的操作员可以手动地限制机器人的运动范围和/或速度范围。有益的是，这个系统可以保护人员的安全，并在人员安全地离开站时最大化生产吞吐量。在某些情况下，传感器可以跟踪佩戴了以增强或虚拟现实覆盖的耳机的个人。在某些情况下，可以通过耳机向个人提供装配序列和组件放置的虚拟或增强现实覆盖，其中覆盖与装配站中的装配序列和组件放置的当前配置对准，以帮助个人参与装配和/或培训个人。

在某些情况下，第一传感器和第二传感器可以包括摄像机和数据记录器，其能够使用控制系统捕获、记录、存储、发送和/或共享装配序列的图像或图像序列，诸如到图1B中的一个或多个数据库1510。可替选地，图像或图像序列可以被捕获、记录、存储、发送和/或直接与其他控制系统、诸如与其他制造设施的控制系统共享。在某些情况下，可以创建一个数据库来记录完整的制造过程。整个制造过程的数据库可以使能对端到端制造过程的完整财务、效率和/或环境分析的执行。

在某些情况下，机器人自动系统可以支持个人(例如，工厂工人等)与正在装配的车辆、产品和/或结构之间的机动交互。例如，该系统可以包括自动和/或半自动机构和设备，诸如用于材料处理的机器人和外骨骼状提升和抓取装置。

在其他示例性实施例中，一个或多个机器人(诸如自动化构造器)可以包括用于飞击式动态地学习任务的基于机器的学习算法(或算法套件)。在这些实施例中，这样的机器人可以学习任务或关于任务的细节，诸如基于经由机器人的传感器的观察和/或直接经验的点焊。例如，如果在自动化构造器正在执行的特定任务过程期间发生错误，则自动化构造器的基于机器的学习功能可以使其能够识别错误的原因以及可能或大概的解决方案。在另一个示例性实施例中，基于机器的学习算法被嵌入在机器人本身内并周期性地或由来自控制系统的指令实时(或接近实时地)协调，其可以支配机器学习算法，诸如设置、激活等。

在示例性实施例中，自动化构造器使用基于机器的学习来避免碰撞。在许多机器人可能在各个目的地之间往返移动以及人类可能穿插在机器人当中的制造工厂中，为防止或至少最小化对对设备的意外损坏或避免伤害，适当地采取附加的安全措施可能是重要的。一种这样的安全措施可能包括使用基于机器的学习以使能机器人、诸如自动化构造器监视其他机器的移动，了解这种移动的类型和模式，并监视与移动有关的其他参数，诸如其他机器的速度、加速度、旋转能力等。通过自学习算法监视移动模式可以使能机器经由识别其他机器的模式并记录与速度和移动有关的数据和其他参数而使能机器不断提高其安全导航设施的能力。

因此，在某些情况下，一个或多个机器人可能能够进行基于机器的学习。基于机器的学习可以使能机器人部分或全部自主行为。例如，机器人可以能够根据过去的动作来确定并执行将来的动作。基于机器的学习可以使能机器人自动地(例如，独立地并且没有预编程指令)或半自动地(例如，用诸如将机器人分配给装配站的最小指令)使用正确的支撑材料(例如，结构面板、粘合剂、其他节点、其他组件或结构等)将某些部件(例如管、节点等)装配到其期望的位置以递送完成的产品。在另一个示例中，基于机器的学习可以使能机器人自主地行进到目标目的地或甚至确定目标目的地。基于机器的学习对于机器人来说可以是独立的，诸如自动化构造器或移动供应装置。可替选地或附加地，基于机器的学习可以在装配站级别处发生，使得学习被分配给与装配站相关联的所有机器人。可替选地或附加地，基于机器的学习可以处于控制系统级别，使得学习被分配给被连接到控制系统的所有组件。例如，在控制系统级别处的基于机器的学习可以提高控制系统在没有用户指令或具有最少用户指令的情况下协调车辆制造设施的不同组件的能力。

图19A-图19B示出了根据示例性实施例的用于运输结构的自动化装配的方法的流程图。首先参考图19A，在步骤1910处，运输结构的第一部分由第一自动化构造器在第一机器人装配站处装配。尽管出于该说明的目的描述了运输结构的“第一”部分、“第一”自动化构造器和“第一”站，但将理解的是，可以可替选地或附加地使用运输结构的多于一个部分、多于一个自动化构造器和/或多于一个的站。在步骤1920处，运输结构的第二部分由第二自动化构造器在第二机器人装配站处装配。

与上述步骤同时或在其之后，可以发生多个灵活且可配置的操作，例如以最大化构建时间、效率以重新配置装配系统，或出于本公开中讨论的其他原因。例如，在步骤1930处，第一自动化构造器或第二自动化构造器可以在装配期间以自动化方式在第一站和第二站之间移动。作为另一个示例，在步骤1940中，运输结构本身或其部件在其被装配时可以例如经由传送带在机器人装配站之间以自动化方式移动。

参照图19B，在步骤1950中，第一自动化构造器或第二自动化构造器可以被重新编程以执行不同的功能。像上述步骤一样，该过程可以在装配之前、期间或之后发生，也可以在不同型号的运输结构或不同类型的运输结构的完全装配之间发生。在步骤1960中，机器人装配站中的一个或多个可以被移动到另一位置，无论是实时的还是作为预编程的指令集的人工产物。例如，在步骤1970中，与运输结构的装配连接使用的组件或部件或作为运输结构的装配的一部分使用的组件或部件可以以自动化方式在机器人装配站之间运输，以用于在那些站处的运输结构的装配。

在步骤1980中，如上面进一步讨论的，由于基于机器的学习技术，所以自动化运输结构可以学习新的任务并修改它们的动作。如本文和步骤1990中所公开的，这些步骤中的任何一个都可以涉及控制系统直接或间接地向一个或多个自动化构造器提供指令(其中指令可以被实时发送)、预编程指令集的一部分，或者作为在定期的基础上提供的更新。

在另一个示例性实施例中，系统可以在构建过程中对客户参与进行开放。诸如公司、小团队和/或个人的客户可以使用基于网络的设计和优化解决方案而以高度灵活性设计期望的运输结构的所需结构，并且经由可变机器人装配站、可变自动化构造器和3-D打印技术，使用工具和设施可用的界限来生产和装配所述设计。

例如，装配站可以被编程和配置为使用非程序员和非技术个人可访问的抽象和/或高级语言。这种可访问性可以允许终端客户(包括公司、小团队和个人)指示一个或多个机器人装配站以任何容量装配它们自己的定制运输结构，而无需技术人员或其他专家的帮助。例如，终端客户可以被允许并且能够指示和引导机器人运动和序列来生产和装配他们自己的定制车辆。例如，终端客户可以通过网络6010作为用户6020a、6020b与控制系统6000进行通信。可替选地或附加地，终端客户可以经由云或服务器(诸如图1B的控制服务器1505)与控制系统进行通信。终端客户可以例如使用包括用户界面的用户装置(例如，诸如用户装置6030a、6030b)来提供用户输入(例如指令)以引导机器人运动和序列以产生和/或装配车辆或其他结构。

在某些情况下，终端客户可以经由由控制服务器提供的网络界面或虚拟现实界面来提供用户输入。在示例中，集成传感器的机器人自动化系统可以跟踪和记录个人的移动、运动和/或注视的方向(诸如经由个人的虚拟现实耳机)，并且通过终端客户的虚拟现实耳机向终端客户提供这样的数据，该终端客户可以将该数据用作用户装置的选择。终端客户在终端客户的购买和/或装配体验期间可能会经历虚拟或增强现实。在终端客户参与他们自己的构建的情况下，他们可能会满足与参与构建事件相关的一些认证(homologation)要求。

在某些情况下，制造设施可以被配置为能够进行智能视频会议或其他消息。例如，该设施可以配备有集成的智能视频会议和/或消息系统，以便经由语音或其他命令跨设施或在设施外使能快速电子通信。智能视频会议和/或其他消息系统可以使能终端客户在客户车辆的构建期间实时地与设施的雇员(例如，操作员、工人等)进行通信，并允许在构建过程期间移除监督和过程中的干预，如果终端客户期望的话。

在某些情况下，集成传感器的机器人自动化系统可以通过其制造和装配过程来捕获特定客户的车辆的照片和/或视频。该系统可以进一步收集制造和装配过程的每个关键步骤处的测试结果和检查测量结果。针对该设施制造的所有车辆可以生成特定车辆的制造和装配过程的历史和完整的数据库。数据库可以提供给客户。可替选地或附加地，可以分析数据库中的信息，诸如用于研究和开发。

在较少量的生产设施中，或者在艺术触觉或某种级别的即兴创作是期望的操作(例如，喷漆、设计)中，远程客户或操作员可以通过互联网通过网络界面或虚拟现实界面来访问制造和装配过程，诸如通过之前描述的方法，以提供指令(例如，引导机器人运动等)来助于结构的装配过程。

在某些情况下，制造设施可以进一步包括增材制造部件识别系统。识别系统可以准确地使能复杂结构的重复装配。对部件的准确识别以及与部件相关联的信息可能在安全、制造、装配、配送(distribution)、物流、欺诈验证、销售、维修修理、存储、处理、回收和处置等各种操作中具有有益的应用。

如上面简要描述的，识别系统可以包括标签，诸如识别矩阵。标签可以被粘附为蚀刻、打印或附接至车辆部件或结构的标签或贴纸。图11示出了具有集成标签11200的部件11100的示例11000。例如，标签11200可以被集成在部件11100的表面上的任何位置中。

图12示出了标签的示例。标签12000可以是机器可读的任何类型的图形标记，诸如识别矩阵。标签可以包括可以或可以不被编码的描述性数据。描述性数据可以包括诸如符号格式、数据字符编码方法、容量、尺寸特性、纠错规则、编码和解码算法、用户可选择的应用参数以及信息的唯一单元之类的数据。

标签12000可以与可以被存储在分离的数据库(诸如图1B的一个或多个数据库1505)中的唯一信息相关联，该数据库可以由控制系统(诸如图1B的控制系统1500)访问。例如，在阅读标签时，机器人和/或控制系统可以与针对标签的一个或多个数据库进行通信并对其进行搜索，以找到与该标签相关联的唯一信息。

在示例中，诸如识别矩阵的标签可以简单地标识它们将要成为一部分的部件和子系统。可以包括诸如哪些子系统需要哪些部件的信息的所需装配信息的目录可以被存储在一个或多个数据库中。在另一个示例中，标签可以简单地标识最终产品要求信息。基于最终产品要求信息，机器人(例如自动化构造器)经由机器学习可以执行符合最终产品要求信息的一个或多个车辆制造过程。在另一个示例中，部件上的标签可以提供关于部件或部件装配的详细信息，诸如关系信息(例如，一个部件相对于另一个部件或另一个配件的定位和位置)。关系信息可以公开部件或另一个配件(例如，子配件)要结合到的特定配件。详细信息(包括关系信息)可以被存储在由阅读了标签的一个或多个机器人和/或控制系统可访问的一个或多个数据库中，使得控制系统和/或一个或多个机器人可以找到与标签相关联的详细信息。

在某些情况下，部件上的标签可以提供抓握点信息。例如，对于部件而言，部件的标签可能会公开存在专门设计用于抓握的手柄或螺纹孔，或可能与吸盘兼容的平坦平滑表面。可以用相对于标签位置的坐标来描述一个或多个抓握点的相应位置。这样的信息可以帮助机器人(例如，自动化构造器)确定合适的夹持器接近路径以及抓取部件时的抓取角度。

图13示出了具有集成标签的3-D打印组件的生命周期13000流程图。例如，3-D打印组件13400可以是汽车子系统、飞机或空调部件的组件或用于工业、军事、商业或消费者用途的一些其他有用对象。在第一步13100中，可以指定组件。在组件规格中，可以标识组件要求(诸如大小和功能)以及其唯一的标识部件号或名称。组件规格可能会被编译以供后续步骤使用。在第二步13200中，可以创建标签，其中标签与关于组件的描述性数据相关联。描述性数据可以被存储在由控制系统可访问的一个或多个数据库中。描述性数据可以在或可以不在标签中编码。如果被编码，则标签可以使用标准(例如ISO/IEC 18004标准)或非标准算法编码。标签可以是机器可读的。

在下一步13300中，可以诸如在计算机上(例如，经由计算机辅助设计(CAD)软件和/或从预先设计的或标准部件的库中选择)设计组件。部件的三维模型或设计形式可以被定义。可以将组件的早期创建的标签集成到组件的三维模型或设计中。组件可以具有多个标签。可以生成具有集成标签的部件的描述性计算机3-D数据模型13400。3-D数据模型可以被存储为以可传送的数字格式(例如STEP、STP、SLDPRT、EPRT等)的计算机化的描述符文件。描述符文件可以包括数据和元数据的各种条目，包括部件号码、物理尺寸、形状、颜色、材料规格、重量、几何公差、和/或其他文字和符号描述。在保存文件的过程中，可以可选地省略或者从文件中移除一些数据条目，仅留下部件的几何轮廓和基本描述。可以执行对文件的数据或元数据的移除或提炼(distillation)以从用于制造、物理处理和/或发布的文件移除无关的数据量，并且可选地节省存储空间。该标签可以无条件地永久性地嵌入到组件型号中，并且不容易被移除，而不存在一些不期望的副作用的风险，包括某些功能丧失。

在下一步13500中，可以部分或完全自动化的增材制造机器或设施可以将3-D组件模型数据呈现为物理组件13410。例如，增材制造机器或设施可以包括3-D打印技术，诸如选择性激光熔化或选择性激光烧结。例如，该过程可以使用3-D打印机(例如Stratasys J750)或类似的工具。物理组件可以由各种材料形成，包括塑料、不锈钢、马氏体时效钢、钴铬、铬镍铁合金、铝、金、钛或其他材料。组件可以由一种类型的材料(例如塑料)制造。可替选地，组件可以由两种或更多种材料的复合材料制造。

所呈现的物理组件13410可以与包括所并入的标签的3-D组件模型数据一对一地对应。例如，可以在组件被3-D打印的同时在组件上物理地形成(例如，蚀刻、打印等)标签。在标签中编码的描述性数据可以包括例如部件号、修订码和唯一序列号。物理组件上的标签与3-D组件模型数据上的标签的唯一对应可以允许3-D组件模型数据上的标签贯穿组件的生命周期充当可靠的参考点。例如，在组件生命周期的每个步骤处，组件的身份和修订级别都很容易验证，以确保组件的正确性、来源和历史。有利的是，识别系统可以提供安全的供应链卫生和高度的防伪可信度，这可以提高组件和/或由组件生产的最终产品的性能和可靠性。

识别系统可以被用于贯穿组件的生命周期的各个阶段跟踪和监视组件。具体而言，识别系统可以被用于配置控制和制造装配过程，诸如装配、销售、物流和修订控制操作13600。例如，标签可以与始发客户订单号或客户定义的订单代码相关联。对订单特定的规格和材料敏感的客户可以使用它来消除来自伪造或低质量通用部件的供应链污染，并防止供应链沟通不畅的风险。在某些情况下，识别系统可以被用于配置管理和飞行前检查以用于使用寿命和可靠性预测13700。例如，可以盘点包括多个增材制造的组件的配件，每个组件都使用唯一的标签标识，并且在相对较短的时间内(例如，少于一秒)从单个观点同时验证。这可能有利于减少库存时间并提高硬件组件的全面库存记录的准确性。库存记录易于追溯、可验证和可靠的。

在某些情况下，可以诸如通过跟踪和验证维护、故障、取证、修理、重用和替换制造过程13800来监视组件的生命周期。记录可以驱动可靠性预测并按规定间隔(例如，行驶里程、使用时间、压力历史)触发预防性维护。需要时可以快速且准确地指定替换组件。可以精确跟踪组件的生命周期，其中可以通过组件和3-D数据模型两者上的防篡改标识标记增加可靠性。由识别系统提供的整体可靠性可以有益地增加通过一个或多个次级渠道和市场销售的已使用(例如翻新)货物的价值，这是因为货物的源信息(例如，设计、材料、使用、生命周期)可以针对每个独立的组件进行验证。

在某些情况下，识别系统可以允许跟踪和验证用于报废过程的组件13900，包括报废处置、保险、重用、报废、回收和环境过程。例如，在某个组件达到其预计使用寿命的结束并且退休后，它可能会经受测试以估计其可能仍具有的额外或过剩剩余使用寿命。具有一些额外的剩余使用寿命的组件可能会被丢弃，以诸如保留安全裕度，丢弃具有过剩剩余寿命的组件可能是浪费的。发现具有一些额外的有用使用寿命的组件可以被重用，例如，在对安全性要求不高的应用或对组件故障敏感度相对较低的应用中。这可以在次要(例如，使用的部件)市场上具有经济价值，并且对于具有显著的测距历史的长寿命车辆的保险估价。跟踪剩余使用寿命的能力对于具有长使用寿命的资本密集的工业和军事设备和平台特别有用和有价值。对于处理和回收，内置标签可以为制造记录提供可验证和值得信赖的链接，尤其是因为需要准确且具体的材料和化学性质记录以进行环境兼容性、金属回收和其他重用应用。

在某些情况下，可以使用标签的几何元数据来在其表面上定位包含标签的组件部分。

诸如识别矩阵的数据矩阵标签可以包含一个或多个注册或对准标记，诸如在数据矩阵标签的边界内，其可以支持数据矩阵标签的准确读取。图14A示出了提供边界标记的识别矩阵的示例。例如，识别矩阵14000可以包括第一角标记14100、第二角标记14200、第三角标记14300和数据区域14400。在某些情况下，三个角标记可以描绘和对准数据区域，使得传感器(例如照相机、扫描仪、其他成像装置等)可以将识别矩阵检测为识别矩阵并识别数据区域。可替选地或附加地，角标记可以传达关于数据区域的其他非符号信息或元数据。具体而言，每个角标记或可替选地角标记中的两个或三个的组合可以提供位置和/或取向参考，其将包含识别矩阵的部件的位置和姿态以六维传送，包括部件相对于工作空间的X、Y、Z以及俯仰、滚动和偏转。

例如，可以使用角标记14100、14200和14300来将识别矩阵识别为有效的识别矩阵，并且在成像装置读取和解码数据区域14400之前，将几何位置和视角定义为识别矩阵的成像装置(例如照相机)。另外，角标记还可以识别包含编码数据的数据区域的边界。

识别矩阵可以由诸如成像装置的传感器读取。成像装置可以包括一个或多个处理器，以及存储器，其具有由一个或多个处理器可执行的指令，以读取、解密、解码和/或另外地处理(例如，确定几何形状)识别矩阵。可替选地，另一个计算装置可以读取、解密、解码和/或另外地处理识别矩阵。例如，可以使用内置的循环冗余码来对识别矩阵中的数据进行解码和验证。成像装置和/或另一个计算装置的一个或多个处理器可以提取和定位角标记的几何位置和取向。图14B和图14C示出了从识别矩阵提取的几何元数据的示例。图14B示出了分离的矩阵，并且图14C示出了组件部分的表面上的相同矩阵。例如，矩阵14000的几何元数据可以包括参考XYZ坐标角位置14500和参考取向矢量14600。

矩阵14000的XY(例如，X、Y轴)位置可以由读取矩阵的传感器初始识别并且被计算为参考传感器的坐标框架(例如XY坐标)。例如，XY坐标可以被初始识别为读取矩阵的传感器的照相机坐标。然后可以使用众所周知的几何变换将照相机坐标变换为三维XYZ工作空间坐标。

XYZ坐标可以包括三个轴(例如，X、Y、Z轴)中的坐标点。参考XYZ坐标角位置可以包括三维空间中的矩阵位置的三维坐标。由于识别矩阵可被设计为位于相对于组件的固定位置，因此矩阵位置可被称为高度精确的基准码以将组件定位在工作空间中，诸如在图4的自主装配平台4105上。因此，矩阵可以提供参考坐标，这对于材料处理、虚拟固定以及需要在工作空间中了解该组件的其他应用是有用的。例如，可以使用参考坐标来引导一个或多个自动化构造器和/或一个或多个移动供应装置以用于机器人抓取、夹紧、钻孔、铣削、表面精加工以及其他制造和处理过程。

在另一方面，矩阵图像14000的取向可通过变换在矩阵表面的二维平面中测量出的角度来确定，诸如图14C中示出的。矩阵图像和照相机的世界位置足以确定部件在六个维度上的位置和方向：X-Y-Z、俯仰-滚动-偏转。图14D示出了识别矩阵中的滚转角和俯仰角的变化。使用方向矢量14600作为参考，矩阵滚转角14700可以被定义为围绕方位矢量14600的旋转角度。矩阵间距角14800可以被定义为围绕垂直于俯仰角的矩阵轴的旋转角，其中轴位于矩阵平面中。两个角都可以使用矩阵的单个传感器视图同时测量。例如，可以通过测量透视失真来提取矩阵的滚动和俯仰取向。由于可以知道矩阵已经以精确的矩形形式制造，因此可以推断出任何偏离直线完美的偏差都是由环境偏差而引入的。这些偏差可以使用众所周知的机器视觉图像分析和模式识别技术定量测量。透视失真可以主要通过组件部分的取向和姿态角的变化来引入。

图15A和图15B示出了使用六个数据矩阵(每个图中可见三个)标记的矩形实体部分14010，每个矩阵位于两个不同姿态的分离的小平面上。图15A示出了处于第一姿态中的矩形实体部分。图15B示出了第二姿态中的矩形实体部分。例如，矩形实心部分可以被增材制造(例如，3-D打印)以将独特矩阵嵌入到其矩形小平面的每个中。当矩形部件停靠在平坦表面上时，矩阵中的一个将面向向上的方向(例如，图15A中的小平面14011、图15B中的小平面14012)。从上方观察时，这允许快速可视地识别部件的姿态。在图15A中，小平面14011朝上并使用第一矩阵14000a标记。小平面14012朝向前并且用第二矩阵14000b标记，并且小平面14013朝右并且用第三矩阵14000c标记。其他三个小平面在第一姿态中不可见。在每个可见矩阵14000a-c上方，箭头标识矩阵的参考取向。矩形部分的方向可以通过查看任何一个矩阵来确定，使得附加信息在确定取向时是多余的。在图15B中，小平面14012朝上并用第二矩阵14000b来标记。小平面14016朝向前并且用第四矩阵14000d来标记，并且小平面14013朝右并且用第三矩阵14000c来标记。其他三个小平面在第二姿态中不可见。在每个可见矩阵14000b-d上方，箭头标识矩阵的参考取向。矩形部分的取向可以通过查看任何一个矩阵来确定，使得附加信息在确定取向时将是多余的。它可以通过比较两个图15A和图15B来确定，图15B是沿向上方向旋转的图15A的相同矩形部分。

如上面的示例中看出的，如果观看者(例如成像装置)具有对矩形部分的另一个姿态的部分了解，则可以从任何一个小平面的单个视图推断和准确计算矩形部分14010的任何几何运动或旋转。以这种方式，矩阵可以用作基准码，其可以识别部件的位置和取向，而不管其姿态如何。只要矩阵是可见的且可读的，就不需要看到该部件的任何其他部分。上面的示例描述了具有六面和六个自然姿态或平坦表面上的静止位置的矩形部件。具有少于或多于六个静止位置的部件可通过适当地用可视矩阵标记其一个或多个小平面来容纳。并非每个方面都需要标记。只要矩阵可见，那么该部分就可以在位置和取向上可识别。例如，一张纸可能只需要两个矩阵进行完全区分。具有更多小平面或复杂形状的部件可能需要更多数量的矩阵。可替选地，可以通过在工作空间中使用额外的成像装置(例如，照相机)来适应复杂的部件。

从以上示例中，提供了一种用于识别一个或多个组件部分的方法。该方法可以包括检测一个或多个部件的存在、对可见部件的数量进行计数、对可见部件进行分类(例如，序列号)、对部件进行定位(例如，测量位置和/或取向)并且靶向过程(例如，确定进场路径(approach path)和抓握点等)。例如，部件的位置和/或取向可以被用于引导机器人(诸如自动化构造器)执行一个或多个过程。

图16示出了由六个组件部分组成的配件16000的示例。六个部件中的每个都可以使用所包括的唯一识别矩阵进行增材制造。每个部件上的矩阵16001、16002、16003、16004、16005和16006都可以被制造在它们相应部件的小平面上。当组件部分装配在一起时，六个矩阵可以全部面向大致相同的共同方向，允许通过成像装置从组件的一侧照相地读取或拍摄全部六个独立的矩阵，诸如在单个视图中和具有单个照明源。例如，完整的配置库存可以由具有单个视图和单个照明源的成像装置执行和完成。在某些情况下，六个组件的其他小平面可以包括相似的矩阵(例如，从其他观看角度可见)。组件的配件和/或部件可以被设计成使得部件的数个小面每个包括从不同视角可见的识别矩阵，使得配件的完整配置库存可以从配件的多个或所有侧面取得。

在某些情况下，矩阵可以被用于识别配件或子配件的存在并且定位其位置和取向。这种技术可以在材料处理和系统或子系统的装配期间有益地使用。矩阵标记系统可以被用作控制基础，以使能更大的自动化和机器人系统。识别系统可以在诸如制造、升级和修理的一个或多个过程期间提供涉及一个或多个过程的一个或多个部件的识别、几何矩阵数据、跟踪、预定位和库存。

图17示出了具有两个空间分布矩阵17100和17200的增材制造的组件17000。两个矩阵可以永久地附着到组件并且它们的位置可以相对于彼此稳定。当两个或更多矩阵在组件上是可见的时，因为组件上的每个矩阵的XYZ位置是已知的(例如，从组件的3-D模型设计)，每个矩阵可以包括几何端点，可以在两个几何端点之间绘制所定义的线。该线在空间中的位置可以以高精确度和准确性来识别。图18示出了具有三个空间分布矩阵18400、18500和18600的布置。可以添加第三矩阵以提供完整的维度和附加的精确度。这三个矩阵定义三条线，第一条线18100、第二条线18200和第三条线18300，以在三维空间中的平面中形成三角形。通过包含三角形的平面，系统可以识别包含三个矩阵的组件的精确位置和取向。

该三角测量技术可以通过测量诸如组件内的长度和/或角度对应的误差来提供附加的自检能力。当测量出的(例如经验的)和模型化的(例如理论的)矩阵XYZ位置之间的累积误差很小时，则可以认为该部件的位置和取向的精确度和/或准确性较高，并且反之亦然。例如，可以比较任何两个矩阵之间的每条线的经验和理论长度以产生误差估计。在某些情况下，可以对CAD模型进行理论测量。在另一个示例中，可以针对每个矩阵测量取向矢量，诸如使用前面公开的技术。可以使用任意两个矩阵之间的矩阵向量配对之间的一致或不一致来计算局部失真和误差。例如，在图18中，所有三个矩阵都示出为位于单个平面中，这表明理论上三个矩阵的所有三个取向矢量应该是平行的。但是从实际物理模型中获取的矩阵测量结果可能会产生非平行的取向矢量。理论测量结果和经验测量结果之间的差异可以根据物理组件的计算机模型来估计物理组件的方差。

经验测量(例如，物理组件)与理论预测(例如，计算机模型)的偏差可能来自任何数量的原因，包括测量误差、误校准、透镜像差、数值计算和转换误差、环境和/或系统性误差以及其他影响(例如欺诈)。精密制造的模型组件可以被用于测试传感器测量系统的可靠性。例如，经过良好校准的系统可能会期望展现跨越相对适中的操作范围的误差签名。包含在相对适中范围内的随机误差行为可能暗示系统运行正常。在另一个示例中，校准漂移或误校准可以显著且可检测地增加误差范围。误差扩展的增加可以有益地提供有用的早期预警和系统(例如，传感器、3-D打印)失败的指示。例如，安装点已被更改或移位的传感器将引入更大的误差。

在某些情况下，当与精密制造的模型组件相比较时，伪造部件的误差概况的签名可以检测到欺诈或伪造部件。例如，造假者犯的常见错误可能是对伪造物品相对侧上存在的远处特征的几何配准(registration)精确度低。例如，在图15A中，伪造物品的矩阵14000a-c的位置和取向可以包括多个错误症状。这些症状可用于检测和诊断制造缺陷、环境或温度变化或损坏以及欺诈或伪造部件。

在某些情况下，可以使用子文本编码来区分伪造产品。固体对象上的多个矩阵可以提供防伪机制，其使能快速检查和检测欺诈部件。这种机制可以是非符号和非数字的。增材制造可以允许对矩阵的尺寸进行微小的调整。一个这样的尺寸可以是矩阵在其平坦打印平面上的XY位移。例如，在图15A中，第一矩阵14000a的位置和取向可以容易地在其打印平面内偏移而不会影响矩形部件的拟合或功能。该偏移可以引起内接测量三角形的线长的干扰，其中图18可以是由矩阵14000a-c形成的三角形。例如，有意引入的偏移可以故意地延长两个矩阵14000a和14000b之间的线的长度。偏移可以被记录在部件的计算机模型中，并反映在制造部件中。关于偏移的信息可以被隐藏，使得伪造者可能不会或很难检测或测量引入的偏移。在某些情况下，可以将不同的偏移引入到其他类似的部件，这可能使伪造者更难以通过检查部件上的一个或多个矩阵来了解偏移，即使在检查大量类似标记的部件之后也是如此。然而，具体的偏移对于系统本地的传感器可以是显而易见的并且可以被检测到，诸如在部件的路由配置扫描期间。

该技术可通过在几何元数据项之间对其进行编码来“隐藏”身份验证数据，从而向知晓几何元数据的系统提供立即验证，并提供对不知道几何数据的欺诈系统的抵抗力。这种防伪机制可以使授权用户简单、快速和便宜地检测欺诈部件。它可以为造假者树立成本和复杂性障碍，从而阻止与真正制造的产品和替换部件相关的欺诈行为。

图21示出了示例性激光切割过程的图示。例如，该过程可以与图2的激光切割步骤2200过程相关地发生。自动化构造器2102和2104分别配备有执行器2100a和2100b。示例性COTS碳纤维面板从COTS接收区域2209或从COTS生产区域2800(图2)提供到激光切割站2200。自动化构造器2102、2104可以接收用于切割面板2106的指令和规格，并且因此可以安装(如果尚未安装的话)执行器2100a和2100b以用于执行面板的切割。随后可将切割面板提供给底盘构建线2300(图2)或另一合适位置以供进一步处理。

图22示出了用于装配具有节点或挤压件的面板的示例性自动化过程的图示。例如，该过程可以发生在车身装配区域2600、2650(图2)、总装配2500或另一个合适的位置。这里，自动化构造器2202、2204已经使它们自己配备有用于操纵COTS碳纤维面板2206以装配和/或安装具有节点或挤压件的面板的执行器。在该图示中，面板2206的端部包括挤压件2208。自动化构造器2202、2204使用机器学习、自主程序或来自控制站的方向而协作以装配面板2206并将挤压件2208插入适当的位置中。

图23示出了类似于图21的在装配站处执行的示例性激光切割过程的图示。图23可以包括由自动化构造器2302、2304、2306、2308处理的装配线上的面板2310a、2310b。在示例性实施例中，面板2310a、2310b在移动装配线上被运输，并且激光切割过程在面板段被运输时发生。在其它实施例中，面板2310a、2310b可以通过移动车辆、自动化构造器、手动或通过其他手段到达站。

图24示出了用于在装配站处执行粘合剂应用的示例性过程的图示。图24是可以在底盘构建线2300(图2)处执行的功能的示例。自动化构造器2402、2404、2406、2408和2412将粘合剂施加到碳片2410以用于构建节点和装配其他部件。例如，可以涉及自动化构造器之间的分工，使得一些自动化构造器具有配备以移动和操纵碳片的执行器，并且其他自动化构造器具有配备以施加粘合剂的执行器。在其他实施例中，碳片或其他材料可以在自动化装配线上移动。在一个示例性实施例中，整个过程可以是自动的。

图25示出了由多个协作式自动化构造器执行的用于将挤压件结合和装配到节点的示例性过程的图示。节点、节点配件或节点网络2516位于自动化构造器2502、2508、2510和2512向节点2516施加挤压的站处。例如，自动化构造器2512配备有用于将挤压件2520装配到节点2516的区部2518的执行器。自动化构造器2504、2506继而可以在装配挤压件之后依次施加面板2522或其他组件。该过程可以作为底盘构建2300、总装配2500或其他合适的区域或站(图2)的一部分而发生。

图26示出了由用于将车辆悬架装配到底盘的多个自动化构造器2602、2604、2606、2608执行的示例性过程的图示。例如，可以在底盘构建线2300、总装配2500、车身装配2600、2650或另一合适区域(图2)中执行该过程。参照图26，可以理解的是，多个自动化构造器协作以将悬架系统(从视图中部分遮挡)装配到底盘2620上。

图27示出了在将车身2702降落在底盘2704上的过程中由多个自动化构造器2706、2708、2710执行的示例性过程的图示。例如，该过程可发生在总装配2500中(图2)。在该图示中，自动化构造器2706、2710配备有用于处理车身2702以用于插入到底盘2704上的工具或执行器。取决于实施例，该过程可以是部分或全部自动化的。

提供先前的描述以使本领域的任何技术人员能够实践本文描述的各个方面。对于本领域技术人员来说，贯穿本公开内容呈现的对这些示例性实施例的各种修改将是显而易见的，并且本文公开的概念可以应用于用于运输结构的组件的3-D打印的其他技术。因此，权利要求不旨在被局限于贯穿本公开呈现的示例性实施例，而是要被赋予与语言权利要求一致的全部范围。对于本领域的普通技术人员而言是已知的或以后将会是已知的贯穿本公开所描述的示例性实施例的要素的所有结构和功能等价物均旨在被权利要求所涵盖。而且，在本文所公开的任何内容都不旨在奉献给公众，不管这些公开是否在权利要求中明确叙述。除非使用短语“用于...的装置”对要素进行明叙述，或者在方法权利要求的情况下使用短语“用于...的步骤”对要素进行明叙述，否则权利要求要素不得根据35U.S.C.§112(f)的规定或适用司法权中的类似法律来解释。

申请人的声明：

遵照37CFR 1.125(b)，申请人认为该替代说明书不包含任何新事项。

Claims (34)

1.一种用于运输结构的自动化装配系统，包括：

多个自动化构造器，其用于制造和装配所述运输结构，其中所述自动化构造器中的第一个包括三维(3-D)打印机以打印组件的至少一部分，并且在所述运输结构的装配期间将所述组件传送到所述自动化构造器中的第二个以进行安装。

2.根据权利要求1所述的自动化装配系统，其中

多个自动化构造器中的至少一些被配置为在控制系统的引导下以自动化方式在站之间移动。

3.根据权利要求1所述的自动化装配系统，其中

多个自动化构造器中的至少一些包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为分别使能所述多个自动化构造器中的所述至少一些中的每个自适应地执行一个或多个机器学习功能。

4.根据权利要求3所述的自动化装配系统，其中

所述一个或多个机器学习功能包括以下中的至少一个：优化打印移动模式、使能打印头的运动控制、用于材料开发的飞击式打印、结构优化、以及自动接收工具以用于车辆装配。

5.根据权利要求1所述的自动化装配系统，其中

所述自动化构造器中的第一个包括自动化机器人设备，其具有机器人臂，所述机器人臂在臂的远端处具有机器人执行器，所述机器人执行器被配置为将所述组件传送到所述自动化构造器中的第二个。

6.根据权利要求1所述的自动化装配系统，其中

所述自动化构造器中的第二个包括自动化机器人设备，其具有机器人臂，所述机器人臂在臂的远端处具有机器人执行器，所述机器人执行器被配置为传送来自所述自动化构造器中的第一个的组件并安装所述组件。

7.根据权利要求1所述的自动化装配系统，还包括控制器，其用于在所述运输结构的装配期间控制所述自动化构造器，包括将所述组件从所述自动化构造器中的第一个传送到所述自动化构造器中的第二个。

8.根据权利要求1所述的自动化装配系统，还包括多个站和自动化运输系统，以在所述运输结构的装配期间在所述站之间移动所述运输结构。

9.根据权利要求8所述的自动化装配系统，其中

所述自动化构造器中的至少一个被配置为在所述运输结构的装配期间在所述站中的两个或更多个站之间移动。

10.根据权利要求5所述的自动化装配系统，其中

所述自动化构造器中的第一个被配置为在所述运输结构的装配期间在所述站中的两个或更多个站之间移动。

11.根据权利要求1所述的自动化装配系统，其中

所述自动化构造器中的第三个包括自动化机器人设备，其具有机器人臂，所述机器人臂在臂的远端具有机器人执行器，所述机器人执行器被配置为在所述运输结构的装配期间使用。

12.根据权利要求11所述的自动化装配系统，其中

所述自动化构造器中的至少一个被配置为使所述机器人臂与另一机器人臂自动地交换。

13.根据权利要求11所述的自动化装配系统，其中

所述自动化构造器中的至少一个被配置为使所述机器人执行器与另一机器人执行器自动地交换。

14.根据权利要求1所述的自动化装配系统，其中

所述3-D打印机被配置为通过将组件的第一部分打印到所述组件的未打印的第二部分上来打印所述组件的至少一部分。

15.根据权利要求1所述的自动化装配系统，其中

所述3-D打印机被配置为通过打印被配置为将组件互连到另一个结构的互连件来打印所述组件的至少一部分。

16.根据权利要求1所述的自动化装配系统，还包括现场自动化回收器，其被配置为冶炼金属材料并以自动化方式雾化粉末。

17.根据权利要求1所述的自动化装配系统，其中所述组件包括唯一标识所述组件的标签。

18.一种用于通过多个自动化构造器自动装配运输结构的方法，其中所述自动化构造器中的第一个包括三维(3-D)打印机，所述方法包括：

通过所述3-D打印机打印所述运输结构的组件的至少一部分；

自动地将所述组件从所述自动化构造器中的第一个传送到所述自动化构造器中的第二个；并且

在所述运输结构的装配期间，由所述自动化构造器中的第二个自动地安装所述组件。

19.根据权利要求18所述的方法，其中

多个自动化构造器中的至少一部分被配置为在中央控制系统的引导下以自动化方式在站之间移动。

20.根据权利要求18所述的方法，其中

多个自动化构造器中的至少一部分包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器被配置为使能多个自动化构造器的一部分中的每个自适应地执行一个或多个机器学习功能。

21.根据权利要求20所述的方法，其中

所述一个或多个机器学习功能包括以下中的至少一个：优化打印移动模式、使能打印头的运动控制、用于材料开发的飞击式打印、结构优化、以及自动接收工具以用于车辆装配。

22.根据权利要求18所述的方法，其中

所述自动化构造器中的第一个包括自动化机器人设备，其具有机器人臂，所述机器人臂在臂的远端处具有机器人执行器，由所述机器人执行器将所述组件从所述自动化构造器中的第一个传送到所述自动化构造器中的第二个。

23.根据权利要求19所述的方法，其中

所述自动化构造器中的第二个包括自动化机器人设备，其具有机器人臂，所述机器人臂在臂的远端处具有机器人执行器，由所述机器人执行器将所述组件从所述自动化构造器中的第一个传送到所述自动化构造器的第二个。

24.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述运输结构的装配期间控制所述自动化构造器，包括将所述组件从所述自动化构造器中的第一个传送到所述自动化构造器中的第二个。

25.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述运输结构的装配期间在多个站之间自动移动所述运输结构。

26.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述运输结构的装配期间在站中的两个或更多个站之间自动地移动所述自动化构造器中的至少一个。

27.根据权利要求18所述的方法，还包括在所述运输结构的装配期间在两个或更多个站之间自动地移动所述自动化构造器中的第一个。

28.根据权利要求18所述的方法，其中

所述自动化构造器中的第三个包括自动化机器人设备，其具有机器人臂，所述机器人臂在臂的远端处具有机器人执行器，所述方法还包括在所述运输结构的装配期间使用所述机器人执行器。

29.根据权利要求28所述的方法，还包括将所述机器人臂与另一机器人执行器自动地交换。

30.根据权利要求28所述的方法，还包括将所述机器人执行器与另一机器人执行器自动地交换。

31.根据权利要求18所述的方法，其中

打印组件的至少一部分包括通过所述3-D打印机将所述组件的第一部分打印到所述组件的未打印的第二部分上。

32.根据权利要求18所述的方法，其中

打印组件的至少一部分包括打印被配置为将所述组件互连到另一结构的互连件。

33.根据权利要求18所述的方法，还包括回收金属以产生所述金属粉末并且将回收的金属粉末自动地提供给所述3-D打印机。

34.根据权利要求18所述的方法，还包括将标签附着到所述组件上以唯一地标识所述组件。