JP2021512798A - ３次元構造物の設計、製作、および組立のためのシステムおよびワークステーション - Google Patents

Abstract

ワークフロー構成モジュールを通じてレンダリング済み立体モデルのための３−Ｄ印刷材料表を生成し、３−Ｄ印刷材料表に基づいて、ロボット組立ワークステーション構成要素の多軸ロボットに構造物の印刷および／または組立を行うように指示するための一連の組立オーダ命令の自動ロボット制御スキームを含むワークフロー構成モデルを生成し、ワークフロー構成モデルを自動ロボット制御スキームに従う印刷および／または組立コマンドとともにロボット組立ワークステーション構成要素に送信し、印刷および／または組立コマンドに従って多軸ロボットにより構造物の印刷および／または組立を行うために、モデリング構成要素と、ロボット組立ワークステーション構成要素と、ワークフロー構成モジュールとを備える３−Ｄ設計・製作・組立システムの使用を通じてユーザインターフェースにおいて構造物の立体モデルを設計するための方法およびシステム。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１８年２月５日に出願した米国仮特許出願第６２／６２６，３２９号（ＡＶＮ００３４ＭＡ）の利益を主張するものである。

[0002]産業環境において３Ｄ印刷および／または組立作業を用いる技法は、非常に繰り返しの多い有限数の作業のためにロボットアプリケーションを利用し、かつ、そのような作業のためのロボットアプリケーションをプログラムするために熟達したプログラマによるロボットソフトウェアプログラミングを必要とし得る。したがって、時間および費用に関してより効率が良くかつユーザに対する労働集約性が抑えられた３Ｄ印刷および／または組立作業のための代替的なロボットアプリケーション使用が必要とされている。

[0003]本開示の主題によれば、３−Ｄ設計・製作・組立システムの使用を通じてユーザインターフェースにおいて構造物の立体モデル（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｍｏｄｅｌ）を設計するための方法が説明される。３−Ｄ設計・製作・組立システムは、モデリング構成要素と、ロボット組立ワークステーション構成要素と、ワークフロー構成モジュールと、記憶装置に結合されたハードウェア処理装置と、を含み得る。モデリング構成要素は、ユーザインターフェースと、作成、編集、モデリング、変形、画像特性調整、スケッチング、印刷支援、シミュレーション、材料試験、およびそれらの組み合わせから選択されたオブジェクト操作を行うための少なくとも一式のツールと、材料データベースと、記憶装置に格納されかつユーザインターフェースにおいて構造物の立体モデルを設計するための方法を促進するためにハードウェア処理装置によって実行可能なソフトウェアと、を含み得る。モデリング構成要素は、ロボット組立ワークステーション構成要素に操作的にリンクされ得る。方法は、構造物のレンダリング済み立体モデルをワークフロー構成モジュールに送信するステップと、ワークフロー構成モジュールを通じてレンダリング済み立体モデルのための３−Ｄ印刷材料表（３−Ｄ ｐｒｉｎｔ ｂｉｌｌ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）を生成するステップと、３−Ｄ印刷材料表に基づいてレンダリング済み立体モデルのためのワークフロー構成モデルを生成するステップと、をさらに含み得る。ワークフロー構成モデルは、ロボット組立ワークステーション構成要素の多軸ロボットに自動ロボット制御スキームに従って構造物の印刷および／または組立を行うように指示するために、一連の組立オーダ命令を含む自動ロボット制御スキームを含み得る。方法は、自動ロボット制御スキームを含むワークフロー構成モデルを自動ロボット制御スキームに従う印刷および／または組立コマンドとともにロボット組立ワークステーション構成要素に送信するステップと、印刷および／または組立コマンドに従って多軸ロボットにより構造物の印刷および／または組立を行うステップと、をさらに含む。

[0004]本開示の別の実施形態によれば、３−Ｄ設計・製作・組立システムが、モデリング構成要素と、ロボット組立ワークステーション構成要素と、ワークフロー構成モジュールと、１つまたは複数の命令を格納する記憶装置に結合されたハードウェア処理装置と、を含み得る。モデリング構成要素は、ユーザインターフェースと、作成、編集、モデリング、変形、画像特性調整、スケッチング、印刷支援、シミュレーション、材料試験、およびそれらの組み合わせから選択されたオブジェクト操作を行うための少なくとも一式のツールと、材料データベースと、記憶装置に格納されかつユーザインターフェースにおいて構造物の立体モデルを設計するための方法を促進するためにハードウェア処理装置によって実行可能な１つまたは複数の命令を含むソフトウェアと、を含むことができ、モデリング構成要素は、ロボット組立ワークステーション構成要素に操作的にリンクされる。１つまたは複数の命令は、ハードウェア処理装置によって実行されたときに、ハードウェア処理装置に、構造物のレンダリング済み立体モデルをワークフロー構成モジュールに送信することと、ワークフロー構成モジュールを通じてレンダリング済み立体モデルのための３−Ｄ印刷材料表を生成することと、３−Ｄ印刷材料表に基づいてレンダリング済み立体モデルのためのワークフロー構成モデルを生成することとを実行させ得る。ワークフロー構成モデルは、ロボット組立ワークステーション構成要素の多軸ロボットに自動ロボット制御スキームに従って構造物の印刷および／または組立を行うように指示するための一連の組立オーダ命令を含む自動ロボット制御スキームを含み得る。１つまたは複数の命令は、ハードウェア処理装置よって実行されたときに、さらにハードウェア処理装置に、自動ロボット制御スキームを含むワークフロー構成モデルを自動ロボット制御スキームに従う印刷および／または組立コマンドとともにロボット組立ワークステーション構成要素に送信することと、印刷および／または組立コマンドに従って多軸ロボットにより構造物の印刷および／または組立を行うこととを実行させ得る。

[0005]本開示のさらに別の実施形態によれば、モデリング構成要素と、６軸ロボットを含むロボット組立ワークステーション構成要素と、ワークフロー構成モジュールと、記憶装置に結合されたハードウェア処理装置と、を備える３−Ｄ設計・製作・組立システムの使用を通じてユーザインターフェースにおいて構造物の立体モデルを設計するための方法であって、モデリング構成要素が、ユーザインターフェースと、作成、編集、モデリング、変形、画像特性調整、スケッチング、印刷支援、シミュレーション、材料試験、およびそれらの組み合わせから選択されたオブジェクト操作を行うための少なくとも一式のツールと、材料データベースと、記憶装置に格納されかつユーザインターフェースにおいて構造物の立体モデルを設計するための方法を促進するためにハードウェア処理装置によって実行可能なソフトウェアと、を備え、モデリング構成要素がロボット組立ワークステーション構成要素に操作的にリンクされる、方法が説明される。方法は、生産キューにおいて１つまたは複数の組立オーダを受け入れるステップを含み得る。１つまたは複数の組立オーダは、一連のロボット組立ワークステーション構成要素のためにワークフロー構成モジュールによって生成された複数のそれぞれのワークフロー構成モデルのための複数の組立オーダ命令をそれぞれ含み得る。方法は、１つもしくは複数の生産要素、１つもしくは複数の人工知能要素、１つもしくは複数の全体最適化要素（ｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ）、またはそれらの組み合わせの順位付けに基づいて生産キューにおける１つまたは複数の組立オーダのための組立オーダシーケンスを自動的に生成するステップと、ユーザインターフェース上に組立オーダシーケンスを表示するステップと、組立オーダシーケンスに従ってそれぞれのロボット組立ワークステーション構成要素の１つまたは複数のそれぞれの６軸ロボットにより１つまたは複数の構造物の印刷および／または組立を行うステップと、をさらに含み得る。

[0006]本開示の特定の実施形態に関する以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号で示されている以下の図面と併せて読んだときに、最も良く理解され得る。

本明細書において示されかつ説明される１つまたは複数の実施形態による、運搬コンベヤと、多軸ロボットを含むロボット組立ワークステーション構成要素とを具備する３−Ｄ設計・製作・組立システムの正面斜視図である。 第１の位置における、印刷ツール分配システムを把持する図１の多軸ロボットの正面等角図である。 図２の第１の位置とは異なる第２の位置における、印刷ツール分配システムを把持する図１の多軸ロボットの側方等角図である。 本明細書において示されかつ説明される１つまたは複数の実施形態による、一連のロボット組立ワークステーション構成要素を接続する運搬コンベヤを含む３−Ｄ設計・製作・組立システムの正面斜視図である。 図４Ａの３−Ｄ設計・製作・組立システムの後方斜視図である。 図４Ａの３−Ｄ設計・製作・組立システムの後方側方斜視図である。 本明細書において示されかつ説明される１つまたは複数の実施形態による、ワークフロー構成モデルを生成し、図１または図４Ａの３−Ｄ設計・製作・組立システムを使用および操作するためのプロセスの流れ図である。 本明細書において示されかつ説明される１つまたは複数の実施形態による、組立オーダシーケンスを生成し、図１または図４Ａの３−Ｄ設計・製作・組立システムを使用および操作するための別のプロセスの流れ図である。

[0015]最初に図１を参照すると、３−Ｄ設計・製作・組立システム２２が、モデリング構成要素２３と、ロボット組立ワークステーション構成要素１と、ワークフロー構成モジュール２４と、制御キャビネット５とを含み得る。制御キャビネット５は、ロボット組立ワークステーション構成要素１を動作させるのに必要とされる電気的構成要素、機械的構成要素、および制御装置構成要素のための密閉ハウジングを含む、電気的な制御装置キャビネット（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｓ ｃａｂｉｎｅｔ）であり得る。制御キャビネット５は、ロボット組立ワークステーション構成要素１内に配置されるか、または、ロボット組立ワークステーション構成要素１との接続および通信可能な結合のための汎用コネクタケーブルを有する別個の筐体に入れられ得る。制御キャビネット５は、互いに通信可能に結合されたワークフロー構成モジュール２４、ハードウェア処理装置２５、記憶装置２６、および材料データベース２７、ならびに、以下でより詳細にさらに説明されるようなネットワーク２８を含み得る。以下でより詳細に説明される１つまたは複数の命令を含むソフトウェアが、ハードウェア処理装置２５に結合された記憶装置２６に格納され得る。

[0016]モデリング構成要素２３は、ユーザインターフェース９と、作成、編集、モデリング、変形、画像特性調整、スケッチング、印刷支援、シミュレーション、材料試験、およびそれらの組み合わせから選択されたオブジェクト操作を行うための少なくとも一式のツールと、材料データベース２７と、記憶装置２６に格納されかつユーザインターフェース９において構造物３２の立体モデル３０を設計する方法を促進するためにハードウェア処理装置２５によって実行可能な１つまたは複数の命令を含むソフトウェアと、を含み得る。モデリング構成要素２３は、ロボット組立ワークステーション構成要素１に操作的にリンクされ得る。ロボット組立ワークステーション構成要素１、モデリング構成要素２３、ワークフロー構成モジュール２４、ハードウェア処理装置２５、および記憶装置２６、ならびに材料データベース２７は、ネットワーク２８に通信可能に結合され得る。

[0017]図１、および図５のプロセス１００を参照すると、１つまたは複数の命令は、ハードウェア処理装置によって実行されたときに、ハードウェア処理装置にブロック１０２において立体モデル３０の入力を提供させ得る。一実施形態では、立体モデル３０は、構造物３２を含む製品の３−Ｄモデルであり得る。そのような３−Ｄモデルの非限定的な例は、３Ｄコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）、Ａｕｔｏｄｅｓｋ Ｉｎｃ．によって市販されているＡＵＴＯＤＥＳＫ ＦＵＳＩＯＮ ３６０およびＡＵＴＯＤＥＳＫ ＩＮＶＥＮＴＯＲなどのソリッドモデリングプログラムによって生成されたような３Ｄソリッドモデルを含む。ブロック１０４では、構造物３２のレンダリング済み立体モデル３０が、入力としてワークフロー構成モジュール２４に送信される。

[0018]ブロック１０６では、レンダリング済み立体モデル３０のための３−Ｄ印刷材料表が、ワークフロー構成モジュール２４を通じて出力として生成される。入力として使用されたレンダリング済み立体モデル３０は、ワークフロー構成モジュール２４を通じて材料表分解組立図に変換され、また、３Ｄ印刷されかつ／または部分組立体もしくは最終組立体に組み立てられ得る材料表中の個々の構成要素から、カスタマイズされたワークフローが作成される。カスタマイズされたワークフローは、カスタマイズされたワークフローに関連付けられた組立オーダを作成するために、図１〜３に示されかつ以下でより詳細に説明されるようなロボットアーム３の動作経路の段階的な指示、ツールの使用、材料移動、などを含み得る。

[0019]ブロック１０８では、ワークフロー構成モジュール２４は、３−Ｄ印刷材料表に基づいてレンダリング済み立体モデル３０のワークフロー構成モデルを生成するようにさらに構成される。ワークフロー構成モデルは、ロボット組立ワークステーション構成要素１の多軸ロボット２に自動ロボット制御スキームに従って構造物３０の印刷および／または組立を行うように指示するために、カスタマイズされたワークフローに関連付けられた一連の組立オーダ命令を含む自動ロボット制御スキームを含み得る。自動ロボット制御スキームを含むワークフロー構成モデルは、自動ロボット制御スキームに従う印刷および／または組立コマンドとともに、ロボット組立ワークステーション構成要素１に送信され得る。一連の組立オーダ命令は、多軸ロボット２のロボットアーム３に組立オーダに順次従うように指示するように構成され得る。組立オーダは、構造物３２の印刷および／または組立を行うためにロボットアーム３およびロボット２の構成要素が従うための１つもしくは複数のロボットアーム動作経路命令、構造物３２の印刷および／または組立を行うためにどのツールおよび／または材料を使用するかなどの１つもしくは複数のツール使用命令、構造物３２の印刷および／または組立を行うために材料をどのようにどれだけ適用するかなどの１つもしくは複数の材料移動命令、またはそれらの組み合わせを含み得る。

[0020]一実施形態では、自動ロボット制御スキームは、構造物３２の印刷および／または組立を行うための１つまたは複数のツールならびに原料供給および位置が検証されて、自動ロボット制御スキームのワークフローシーケンスがロボット組立ワークステーション構成要素１内の物理的な位置に適合しかつ較正されていることを確実とするように、一連の組立オーダ命令に基づく構造物３２のための組立オーダを開始し得る。ワークフローシーケンスは、自動的にまたはユーザによって実行される関連製品の構成に基づいて、組立オーダに関連付けられたロボットアーム３のための複数の動作経路を提供するように、さらに構成される。ワークフロー構成モジュール２４は、１つまたは複数の動作経路を、材料を選び取って配置するかまたは以下でより詳細に説明される１つまたは複数の印刷ツール保管ユニット６、６’からツールを選択するためのロボットアーム３の実際の動きに変換する。動作シーケンスがツールの選択および使用を伴う場合、ロボットアーム３は、それぞれのツールと接続して、チップ検出ステーション３１へ移動し、チップ検出ステーション３１では、システム２２は、チップ検証のために、それぞれのチップの底部の相対座標を判定する。ロボットアーム３は、チップ検証後、レンダリング済み立体モデル３０および／または組立構成要素からの３Ｄ印刷ジオメトリ（３Ｄ ｐｒｉｎｔｉｎｇ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を開始するために調節可能印刷ステージ８へ移動するように構成される。３Ｄ印刷する命令、材料を組立キューステーション１５に出入りさせる命令、および調節可能印刷ステージ８上での組立のための命令の組み合わせは、ワークフロー構成モジュール２４内で定義されるユーザ仕様などの仕様に基づいて実施され得る。組立オーダが完了すると、ロボットアーム３は、オブジェクト（例えば、構造物３２）、またはオブジェクトを保持する搬送トレイを、ロボット組立ワークステーション構成要素１の後側にある運搬コンベヤ２０へ移送し得る。１つまたは複数のそのような組立オーダは、バッチラン量（ｂａｔｃｈ ｒｕｎ ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ）を含んでもよく、また、ワークフロー構成モジュール２４は、その量が達成されるまで、サイクルを通してループし得る。

[0021]ワークフロー構成モジュール２４は、システム２２に示されるような単一構成において動作するか、または、システム２２’に示されるようなワークステーション直列構成において動作し得る。ワークフロー構成モジュール２４は、利用可能な数のロボット組立ワークステーション構成要素１にアクセスし、かつ、利用可能なロボット組立ワークステーション構成要素１にわたって３Ｄ印刷および／または組立作業が分散され得るように、この情報をユーザに提供することができる。上記で説明されたような組立オーダは、そのような情報を含むことができ、かつ、例えばユーザによって開発されたような所望のワークフローを実現するために、生産工程に変換され得る。４つのロボット組立ワークステーション構成要素１を含むシステム２２’を参照すると、ユーザおよび／またはワークフロー構成モジュール２４は、利用可能なロボットワークステーション構成要素１にわたって、３Ｄ印刷、品質測定、組立、などをすることを選ぶことができる。ワークフロー構成モジュール２４は、システム２２、２２’の利用可能なロボットワークステーション構成要素１にわたって処理量を最大限に高めるために、１つまたは複数の組立制約を最小限に抑えることができる。ワークフロー構成モジュール２４は、サイクル時間情報、および意志決定ループを含む洞察を提供するように構成され、並行処理経路が、統合された操作の組立シーケンスが実施され得るように、他の製造機械と統合され得る。

[0022]実施形態では、図１〜３を参照すると、ロボット組立ワークステーション構成要素１は、フレームハウジングを含む。フレームハウジングは、多軸ロボット２と、開位置または閉位置に位置決めされ得る一対の扉２９とを含む、筐体である。多軸ロボット２は、図２〜３に示されるように、多軸ロボットアーム３が多自由度運動のために構成された６軸ロボットアーム３であるように、６軸ロボットを含み得る。多軸ロボット２は、ロボットアームエフェクタ構成要素４を有するロボットアーム３を含む。多軸ロボットアーム３は、ロボット組立ワークステーション構成要素１内での多軸ロボット２のロボット動作を提供するための、設定可能な機械的制御デバイスであり得る。６軸ロボットアーム３の場合、ロボットアーム３上の６つの独立したコンピュータ制御モータジョイントが、多軸ロボット２の伸張、回転、ピッチ、ヨー、などのための精密な運動制御を可能にするために、ソフトウェアコードと調和して稼働する。汎用コネクタが、ロボットアームエフェクタ構成要素４としてロボットアーム３の端部に取り付けられ、かつ、ロボット組立ワークステーション構成要素１における作業を行うためのツールの変更のための取付けを自動化するように構成され得る。そのような作業は、３Ｄ印刷、オブジェクトのピックアップ、位置間でのオブジェクトの移動、オブジェクトの組立、などを含み得るが、これらに限定されない。

[0023]フレームハウジングは、ロボット制御装置５、１つまたは複数の印刷ツール保管ユニット６、６’、１つまたは複数の印刷ツール分配システム７（図１）および２１（図２）、調節可能印刷ステージ８、ならびにユーザインターフェース９をさらに含む。調節可能印刷ステージ８は、調節可能な印刷および／または組立ステージ領域であり得る。一実施形態では、調節可能印刷ステージ８は、長さ３０．４８ｃｍ（１２インチ）、奥行き２５．４ｃｍ（１０インチ）であり得る。調節可能印刷ステージ８は、本明細書において説明されるような３Ｄ印刷および組立操作を含む構造物３２の印刷および／または組立が行われる領域をロボット組立ワークステーション構成要素１内に提供するように構成される。ロボットアーム３は、様々なツール、および本明細書において説明されるようなワークフロー構成モジュール２４によって提供されるソフトウェアワークフロー制御と相まって、そのような製造作業を行って、構造物３２を作り出す。したがって、ロボットアーム３は、強化された３Ｄ印刷能力を可能とするように構成される。ロボットアームは、座標面上での３Ｄ印刷などの付加製造に加えて、既存の幾何学的形状上または座標空間内での３Ｄ印刷などの輪郭加工（ｃｏｎｔｏｕｒ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）を支援し得る。

[0024]ロボットアームエフェクタ構成要素４は、印刷ツール保管ユニット６、６’において１つまたは複数の印刷ツール分配システム７、２１のうちの１つを互換的に取り出すかまたは納置するように構成され得る。ロボット組立ワークステーション構成要素１は、右側の互換性印刷ツール保管ユニット６、および左側の互換性印刷ツール保管ユニット６’を含み得る。これらの印刷ツール保管ユニット６、６’は、ロボットアーム３による正確なピックアップのために列にされかつ位置決めされるべきツールのための汎用コネクタを含む、設定可能な数の保管ベイを含み得る。印刷ツール保管ユニット６、６’は、ロボットアーム３による使用を待つ一方で、温度制御、データ収集、などを含むがこれらに限られないツール機能のソフトウェア制御を提供するように構成された電気およびデータ接続性を含み得る。印刷ツール保管ユニット６、６’は、決定された３Ｄ印刷材料、部分組立構成要素、などのような、構造物３２のための組立プロセスのための原料を含み得る。さらに、印刷ツール保管ユニット６、６’は、印刷ツール保管ユニット６、６’において印刷ツールに対する温度制御が維持され得るように、温度制御用に構成され得る。

[0025]一実施形態では、図２に示されるように、１つまたは複数の印刷ツール分配システム７、２１は、非生体材料または生体材料であり得る材料１２をそれぞれが含む、複数のシリンジ１１を含むことができ、この材料１２は、３Ｄ印刷可能材料である。シリンジ１１は、材料１２を分注するように構成され得る。１つまたは複数の印刷ツール分配システム７、２１は、シリンジ筒１３、シリンジ筒ホルダ１４、および針１６をさらに含み得る。ロボット組立ワークステーション構成要素１のフレームハウジングは、針先端部などのツール先端部を検出しかつワークフロー構成モジュール２４の印刷および／または組立命令で使用するための位置座標を記録するために、チップ検出ステーション３１を含み得る。一実施形態では、チップ検出ステーション３１は、任意の所与のツールの最も低い座標を自動的に判定するように構成され得る。チップ検出ステーション３１において検出されかつ検証されたツールの３Ｄ座標の知識は、ロボットアーム３がロボット組立ワークステーション構成要素１内で正確に移動しかつ３Ｄ印刷、オブジェクトのピックアップ、オブジェクトの移動、構成要素の組立、などの機能を行えることを確実にするのに役立つ。ロボットアーム３は、接続されたツールを機械的に移動させている間、カメラ視覚システムの使用を通じてチップ検出ステーション３１とやりとりすることができ、カメラ視覚システムでは、ロボット組立ワークステーション構成要素１において接続されたツールの底部座標を位置決めしかつ計算するために、ソフトウェア命令が使用される。１つまたは複数の印刷ツール保管ユニット６、６’は、ツールが印刷ツール保管ユニット６、６’に納置されたときまたはツールが印刷ツール保管ユニット６、６’から取り出されたときなどのために、ツールのサイズおよび先端部の偏向を検出するためのツール検出センサをさらに含み得る。

[0026]フレームハウジングは、ロボット組立ワークステーション構成要素１筐体の環境パラメータを制御するように構成された環境制御デバイス３３を含み得る。環境制御デバイス３３は、０．３ミクロンほどの小ささであり得る塵埃およびほこり粒子の９９％超を捕捉するために、フレームハウジングの内部に高性能微粒子（ＨＥＰＡ）濾過を提供するように構成され得る。環境制御デバイス３３は、使い捨てのヘパフィルタの定期的な交換を可能にするために、フレーム筐体内からのアクセス用に構成された扉を含み得る。

[0027]ユーザインターフェース９は、フレームハウジングの外表面から延在し得る。ユーザインターフェース９は、本明細書において説明されるようにユーザとのインターフェースとなるためのタッチスクリーンモニタを提供するように、また、関連するロボット組立ワークステーション構成要素１を伴う選択機能の実行を補助するように構成される、構成要素である。

[0028]一実施形態では、ロボット組立ワークステーション構成要素１は、フレーム筐体の前方部近くに配置された調節可能印刷ステージ８、および運搬コンベヤ２０を含み得る。運搬コンベヤ２０は、後方部に配置され、一対の側方部から延在し、かつ、図４Ａ〜４Ｃに示されるように一連のロボット組立ワークステーション構成要素１Ａ〜１Ｄを接続するように構成され得る。運搬コンベヤ２０は、材料をロボット組立ワークステーション構成要素１に出入りさせるように構成された、設定可能かつ一体化されたコンベヤである、機械式コンベヤデバイスであり得る。運搬コンベヤ２０の移動は、１つまたは複数のオブジェクト、キャリア、組立体、などをロボット組立ワークステーション構成要素１のロボットアーム３による取出しのために位置決めするために、システム２２および関連するソフトウェアによって制御可能である。

[0029]運搬コンベヤ２０は、後方部において運搬コンベヤ２０上に組立キューステーション１５を含み得る。組立キューステーション１５は、調節可能印刷ステージ８の後ろに隣接して配置され得る。組立キューステーション１５は、プロセスステージングでの作業のために予約されるロボット組立ワークステーション構成要素１の領域であるように構成される。ロボットアーム３は、適切なツールと相まって、組立キューステーション１５を含む領域に材料を出入りさせるように構成される。組立キューステーション１５のキュー領域は、複数のジョブ処理に対応するため、組立サイクル時間を向上させるため、硬化時間を提供するため、運搬コンベヤ２０へのアクセスのための足場を提供するため、などに使用され得る。組立キューステーション１５は、本明細書において説明されるような構造物３２のための製造および組立プロセスで使用される組立体を保持するための設定可能な固定具に対応し得る。

[0030]ブロック１１０では、構造物３２は、自動ロボット制御スキームに基づく印刷および／または組立コマンドに従って、多軸ロボット２によって３−Ｄ印刷および／または組立が行われる。実施形態では、また、図６のプロセス２００を参照すると、１つまたは複数の命令は、ハードウェア処理装置によって実行されたときに、ハードウェア処理装置にブロック２０２〜２０６のスキームにさらに従わせる。ブロック２０２では、１つまたは複数の組立オーダが、生産キューに受け入れられる。１つまたは複数の組立オーダは、一連のロボット組立ワークステーション構成要素１Ａ〜１Ｄの複数の個別のワークフロー構成モデルのための一連の組立オーダ命令をそれぞれ含む。

[0031]プロセス１００、２００のどちらかのための実施形態では、プロセスは、ユーザインターフェース９においてオブジェクトモデリング環境（例えば、モデリング構成要素２３）に少なくとも１つのオブジェクトを追加するステップを含み得る。追加するステップは、選択、作成、インポート、またはそれらの組み合わせを含み得る。追加された各オブジェクトは、材料データベース２７に格納された材料パラメータを含むオブジェクトリストに関連付けられ得る。プロセスは、所望の立体モデルをレンダリング済み立体モデル３０としてレンダリングするために、モデリング環境内で１つまたは複数のオブジェクトに対して１つまたは複数の操作を行うステップをさらに含み得る。

[0032]ブロック２０４では、組立オーダシーケンスが、１つまたは複数の生産要素、１つまたは複数の人工知能要素、および１つまたは複数の全体最適化要素に基づいて、１つまたは複数の組立オーダのために自動的に生成される。ワークフロー構成モジュール２４は、ニューラルネットワークを使用するように構成されてもよく、このニューラルネットワークは、機械学習の分野では、例えば、人工知能アプリケーションのためのディープフィードフォワード人工ニューラルネットワークのクラスのものであり得る。人工知能アプリケーションは、品質管理作業、反復設計強化、ワークフロー最適化、などのような作業を行いかつ最適化するために、ロボット組立ワークステーション構成要素１の１つまたは複数のセンサを通じて学習するように構成され得る。センサは、各ロボット組立ワークステーション構成要素１に関連付けられた視覚センサ、温度センサ、圧力センサ、などを含み得る。ロボットアーム３は、サイズ、重量、環境パラメータなどの要素に基づいて３Ｄ印刷および／または組立作業などの様々な作業も行うためのサイズとされて、それぞれのロボット組立ワークステーション構成要素１に組み入れられ得る。一実施形態では、組立オーダシーケンスは、１つもしくは複数の生産要素、１つもしくは複数の人工知能要素、１つもしくは複数の全体最適化要素、またはそれらの組み合わせの順位付けに基づく優先順位に基づいて、１つまたは複数の組立オーダのために自動的に生成される。実施形態では、順位付けは、１つもしくは複数の生産要素、１つもしくは複数の人工知能要素、１つもしくは複数の全体最適化要素、またはそれらの組み合わせに割り当てられた優先順位に基づく。組立オーダシーケンスは、ユーザインターフェース９上に表示され得る。

[0033]システム２２は、１つもしくは複数の人工知能要素および／または機械学習を利用して立体モデル３０に基づいて組立オーダシーケンスを作成、修正、および／または最適化するために、ワークフロー構成モジュール２４に人工知能を適用するように構成され得る。非限定的な例として、システムは、構造物３２のための以前の組立オーダに関連付けられた能率性および他のデータを追跡して、同じタイプの後続の構造物３２のために組立オーダシーケンスを修正および最適化することができる。１つまたは複数の全体最適化要素は、例えば、最大処理量、利用可能な材料および在庫のパラメータ、生産能力パラメータ、ならびに他の決定された最適化要素に基づいて組立オーダシーケンスを決定するために、システム２２またはシステム２２’とともに利用され得る。ブロック２０６では、１つまたは複数の構造物３２が、組立オーダシーケンスに従って、６軸ロボット２などの多軸ロボット２によって印刷されかつ／または組み立てられる。

[0034]図１のシステム２２を再度参照すると、図４〜５のプロセス１００、２００などのコンピュータおよびソフトウェアをベースとする方法を実施するための非一時的システム２２は、ユーザインターフェース９を使用することとともに実施されるものとして示されており、例えばコンピュータなどの別のユーザワークステーションに通信可能に結合され得る。システム２２は、ロボット組立ワークステーション構成要素１のモデリング構成要素２３、ワークフロー構成モジュール２４、１つまたは複数のハードウェア処理装置２５、非一時的記憶装置２６、材料データベース２７、ネットワークインターフェースハードウェア、ネットワーク２８、サーバ、およびユーザインターフェース９を通信可能に結合するための通信経路を備える。システム２２の様々な構成要素、およびその相互作用は、以下で詳細に説明され、また、システム２２’に対しても同様の運用で使用される。

[0035]システム２２は、複数のアプリケーションサーバおよびワークステーションを備え得る。いくつかの実施形態では、システム２２は、イントラネットまたはインターネットなどの、広域ネットワーク（ＷＡＮ）またはネットワーク３２２を使用して実装される。ロボット組立ワークステーション構成要素１は、システム２２への接続およびシステム２２のナビゲーションを可能にするデジタルシステムおよび他のデバイスを含み得る。図１に示された線は、様々な構成要素間の物理的接続ではなく、通信を示す。

[0036]システム２２は、例えば導線、導電トレース、光導波路、などのような、信号を伝送することができる任意の媒体から、または信号を伝送することができる媒体の組み合わせから形成され得る、通信経路を備える。通信経路は、システム２２の様々な構成要素を通信可能に結合する。本明細書において、「通信可能に結合された」という用語は、結合された構成要素が例えば伝導性媒体を介した電気信号、空気を介した電磁信号、光導波路を介した光学信号、などのように、データ信号を互いにやりとりすることができることを意味する。

[0037]図１のシステム２２はまた、機械可読命令を実行することが可能な任意のデバイスであり得るハードウェア処理装置２５を備える。したがって、ハードウェア処理装置２５は、制御装置、集積回路、マイクロチップ、コンピュータ、または任意の他のコンピューティングデバイスであり得る。ハードウェア処理装置２５は、通信経路によりシステム２２の他の構成要素に通信可能に結合される。したがって、通信経路は、任意の数の処理装置を互いに通信可能に結合し、かつ、分散したコンピューティング環境において通信経路に結合されたモジュールが動作することを可能にし得る。具体的には、モジュールのそれぞれは、データを送信および／または受信することができるノードとして動作し得る。

[0038]示されたシステム２２は、記憶装置２６をさらに備え、この記憶装置２６は、通信経路に結合され、かつ、ハードウェア処理装置２５に通信可能に結合される。記憶装置２６は、非一時的コンピュータ可読媒体、または非一時的コンピュータ可読記憶装置であってよく、かつ、不揮発性コンピュータ可読媒体として構成され得る。記憶装置２６は、機械可読命令がハードウェア処理装置２５によってアクセスされかつ実行され得るように、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードドライブ、または機械可読命令を格納することができる任意のデバイスを含み得る。機械可読命令は、例えば、処理装置によって直接実行され得る機械語などの任意のプログラミング言語、または機械可読命令にコンパイルもしくはアセンブルされて記憶装置構成要素３０６に格納され得るアセンブリ言語、オブジェクト指向プログラミング（ＯＯＰ）、スクリプト言語、マイクロコード、などで書かれた論理またはアルゴリズムを含み得る。あるいは、機械可読命令は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）構成、もしくは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはそれらの均等物などのいずれかを介して実装された論理などの、ハードウェア記述言語（ＨＤＬ）で書かれ得る。したがって、本明細書において説明される方法は、事前にプログラムされたハードウェア要素として、またはハードウェアとソフトウェア構成要素の組み合わせとして、任意の従来のコンピュータプログラミング言語において実施され得る。

[0039]なおも図１を参照すると、上述のように、システム２２は、例えば、情報、構造物３２の立体モデル３０、グラフィカルなレポート、メッセージ、またはそれらの組み合わせなどの視覚的出力を提供するために、ユーザインターフェース９などの表示部を備える。ユーザインターフェース９上の表示部は、通信経路に結合され、かつ、ハードウェア処理装置２５に通信可能に結合される。したがって、通信経路は、表示部をシステム２２の他のモジュールに通信可能に結合する。表示部は、例えば、陰極線管、発光ダイオード、液晶表示器、プラズマ表示器、などのような、光出力を伝送することが可能な任意の媒体を備え得る。さらに、表示部またはロボット組立ワークステーション構成要素１は、ハードウェア処理装置２５および記憶装置２６のうちの少なくとも１つを含み得ることが、注記される。図１では、システム２２は、単一の統合システムとして示されているが、他の実施形態では、システムは、独立したシステムであり得る。以下でさらに詳細に説明されるように、ハードウェア処理装置２５は、システムモジュールから受信した入力信号を処理し、かつ／またはそのような信号から情報を引き出し得る。

[0040]システム２２は、システム２２をネットワーク２８などのコンピュータネットワークに通信可能に結合するためのネットワークインターフェースハードウェアを備える。ネットワークインターフェースハードウェアは、通信経路がネットワークインターフェースハードウェアをシステムの他のモジュールに通信可能に結合するように、通信経路に結合される。ネットワークインターフェースハードウェアは、無線ネットワークを介してデータを伝送および／または受信することができる任意のデバイスであり得る。したがって、ネットワークインターフェースハードウェアは、任意の無線通信規格に従ってデータを送信および／または受信するための通信トランシーバを含み得る。例えば、ネットワークインターフェースハードウェアは、有線コンピュータネットワーク、および／または例えばワイヤレスフェディリティ（Ｗｉ−Ｆｉ）、ＷｉＭａｘ、ブルートゥース（登録商標）、ＩｒＤＡ、無線ＵＳＢ、Ｚ−Ｗａｖｅ、ＺｉｇＢｅｅ、などの無線コンピュータネットワークを通じて通信するために、チップセット（例えば、アンテナ、処理装置、機械可読命令、など）を含み得る。

[0041]なおも図１を参照すると、ロボット組立ワークステーション構成要素１に関連付けられたコンピュータ上で動作する様々なアプリケーションからのデータは、コンピュータからネットワークインターフェースハードウェアを介してシステム２２に提供され得る。コンピュータは、ネットワークインターフェースハードウェアおよびネットワーク２８と通信可能に結合するためのハードウェア（例えば、チップセット、処理装置、記憶装置、など）を有する任意のデバイスであり得る。特に、コンピュータは、上記で説明された無線コンピュータネットワークのうちの１つまたは複数にわたって通信するためのアンテナを有する入力デバイを備え得る。

[0042]ネットワーク２８は、例えば、広域ネットワーク、メトロポリタンエリアネットワーク、インターネット、イントラネット、衛星ネットワーク、などのような任意の有線および／または無線のネットワークを含み得る。したがって、ネットワーク２８は、１つまたは複数のサーバにアクセスするためにコンピュータ３２４により無線アクセスポイントとして利用されてもよく、サーバは、一般に、ネットワーク２８を介してリソースを送達するための処理装置、記憶装置、およびチップセットを備える。リソースは、例えば、処理、ストレージ、ソフトウェア、および情報をサーバからネットワーク２８を介してシステム２２に提供することを含み得る。さらに、サーバは、例えばネットワークの有線部分、ネットワークの無線部分、またはそれらの組み合わせなどを介して、ネットワーク２８にわたって互いにリソースを共有することができる。

[0043]本明細書において説明されるようにシステム２２に格納されかつ操作されるデータは、機械学習および人工知能を応用するために、クラウドコンピューティングベースのネットワーク構成（例えば、クラウド）または他のネットワーク２８の変形形態などのネットワーク２８を利用することが可能なワークフロー構成モジュール２４によって利用される。この機械学習の応用は、実行するにあたってそれをより効率的かつ知的にするためにシステム２２によって適用され得るモデルを作り出すことができる。限定的ではない例として、人工知能特徴は、人工知能エンジン、ベイズ推論エンジン、および意思決定エンジンから成る群から選択された構成要素を含むことができ、かつ、ディープニューラルネットワーク学習エンジンをさらに含む適応学習エンジンを有することができる。

[0044]本明細書において説明される実施形態では、ロボット組立ワークステーション構成要素１のためのワークフロー構成モジュール２４は、カスタマイズ可能な多数の作業が単一の機敏なロボット組立ワークステーション構成要素１内で提供され得るように、組立体もしくは部分組立体の印刷および／または組立を行うために設定可能でありカスタマイズ可能でありかつ最適化されたワークフローシーケンスを提供するように、構成される。さらに、作業に合わせてカスタマイズ可能でありかつ本明細書において説明されるような自動化されたロボット制御スキームを含んだそのような最適化されたワークフローシーケンスを自動的に生成するためのロボット組立ワークステーション構成要素１の使用は、業界において典型的な非常に繰り返しの多い有限数の作業などのロボット運動を専門技術者がプログラムする必要性を減らすかまたは排除する。さらに、ユーザは、ユーザによるロボットソフトウェアプログラミングを必要とせずに、ワークフロー構成モジュール２４および関連するユーザインターフェース９の使用を通じて、３ｄ印刷および／または組立ワークフローシーケンスを視覚的に構築しかつ接続することができる。

[0045]さらなる実施形態では、ロボットアームとともに汎用コネクタを使用することが、様々なオブジェクトを構築するための多数の可能な設計ツール選択肢およびツール使用法を提供することを支援する。３Ｄ印刷、組立、測定、ピックアンドプレース、および同様の作業のためのそのような柔軟な設計ツール選択肢は、迅速で、マークするのがより速く、軽快な製造解決策をユーザに提供することができる。さらに、本明細書において説明されたような１つまたは複数のロボット組立ワークステーション構成要素１と他の製造プロセス用機器との統合が、組立作業のためのさらなる柔軟性を提供する。本明細書において説明されたようなワークフロー構成モジュール２４は、３Ｄ印刷、品質管理、組立、などのような様々な製造作業を可能にするために、ユーザインターフェース９を通じて１つまたは複数の視覚的なドラッグアンドドロップワークフローをさらに提供して、柔軟性、能力、および処理量を強化するための多くの統合されたワークステーション構成要素の拡張を可能にする。

[0046]本開示を説明しかつ定義する目的のために、本明細書におけるパラメータの「関数」である変数または別の変数への言及は、記載されたパラメータまたは変数のみの関数であることを意味するようには意図されていないことが、注記される。むしろ、本明細書における記載されたパラメータの「関数」である変数への言及は、その変数が単一のパラメータまたは複数のパラメータの関数であり得るように、制限のないものであることが意図されている。

[0047]また、「少なくとも１つの」構成要素、要素、などに関する本明細書における記述は、冠詞「ａ」または「ａｎ」の代替的な使用が単一の構成要素、要素、などに限定されるはずであるという推測をもたらすように使用されるべきではないことが、注記される。

[0048]特定の特性を具現化するためまたは特定の態様で機能するために特定の方法で「構成」または「プログラム」されている本開示の構成要素に関する本明細書における記述は、意図された用途に関する記述とは対照的に、構造的な記述であることが、注記される。より具体的には、構成要素が「構成された」または「プログラムされた」態様への本明細書における言及は、構成要素の目下の物理的状況を表わし、したがって、構成要素の構造的特性に関する明確な記述として受け取られるべきである。

[0049]「好ましくは」、「一般に」、および「典型的に」のような用語は、本明細書において利用された場合、特許請求する開示の範囲を限定するため、またはある特徴が特許請求する開示の構造または機能にとって重大な意味を持つか、必要不可欠であるか、さらには重要であることを暗に意味するためには利用されないことが、注記される。むしろ、これらの用語は、単に、本開示の実施形態の個々の態様を特定するように、または本開示の特定の実施形態において利用され得るかもしくは利用され得ない代替的な特徴もしくは追加の特徴を強調するように、意図されたものである。

[0050]本開示を説明しかつ定義する目的のために、「実質的に」および「およそ」という用語は、本明細書においては、任意の定量比較、値、測定、または他の表現に起因し得る固有の不確定度を表わすために利用されることが、注記される。「実質的に」および「およそ」という用語はまた、本明細書においては、定量的表現が論争中の主題の基本機能の変更をもたらすことなしに述べられた基準から変化し得る度合いを表わすために利用される。

[0051]本開示の主題を詳細にまたその特定の実施形態を参照することによって説明してきたが、本明細書において開示された様々な詳細は、本明細書に付随する図面のそれぞれに特定の要素が示されている場合であっても、本明細書において説明された様々な実施形態の必要不可欠な構成要素である要素にそれらの詳細が関連することを暗に意味するものと受け取られるべきではないことが、注記される。さらに、添付の特許請求の範囲において定義された実施形態を含むがそれらに限定されない本開示の範囲から逸脱することなしに修正および変形が可能であることが、明らかになるであろう。より具体的には、本開示の一部の態様は本明細書において好ましいまたは特に有利であると見なされるが、本開示は必ずしもそれらの態様に限定されるものではないことが意図されている。

[0052]以下の請求項のうちの１つまたは複数は移行句として「〜するところの（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という用語を利用することが、注記される。本開示を定義する目的のために、この用語は、構造の一連の特性の記述を導入するために使用される無制限の移行句として特許請求の範囲において導入されるものであって、より一般に使用される無制限のプリアンブル用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に解釈されるべきであることが、注記される。

Claims (20)

1. モデリング構成要素と、ロボット組立ワークステーション構成要素と、ワークフロー構成モジュールと、記憶装置に結合されたハードウェア処理装置と、を備える３−Ｄ設計・製作・組立システムの使用を通じて、ユーザインターフェースにおいて構造物の立体モデルを設計するための方法であって、前記モデリング構成要素が、前記ユーザインターフェースと、作成、編集、モデリング、変形、画像特性調整、スケッチング、印刷支援、シミュレーション、材料試験、およびそれらの組み合わせから選択されたオブジェクト操作を行うための少なくとも一式のツールと、材料データベースと、前記記憶装置に格納されかつ前記ユーザインターフェースにおいて前記構造物の前記立体モデルを設計するための前記方法を促進するために前記ハードウェア処理装置によって実行可能なソフトウェアと、を含み、前記モデリング構成要素が、前記ロボット組立ワークステーション構成要素に操作的にリンクされ、前記方法が、
   前記構造物のレンダリング済み立体モデルを前記ワークフロー構成モジュールに送信するステップと、
   前記ワークフロー構成モジュールを通じて前記レンダリング済み立体モデルのための３−Ｄ印刷材料表を生成するステップと、
   前記３−Ｄ印刷材料表に基づいて前記レンダリング済み立体モデルのためのワークフロー構成モデルを生成するステップであって、前記ワークフロー構成モデルが、前記ロボット組立ワークステーション構成要素の多軸ロボットに自動ロボット制御スキームに従って前記構造物の印刷および／または組立を行うように指示するために、一連の組立オーダ命令を含む前記自動ロボット制御スキームを含む、ステップと、
   前記自動ロボット制御スキームを含む前記ワークフロー構成モデルを前記自動ロボット制御スキームに従う印刷および／または組立コマンドとともに前記ロボット組立ワークステーション構成要素に送信するステップと、
   前記印刷および／または組立コマンドに従って前記多軸ロボットにより前記構造物の印刷および／または組立を行うステップと、
   を含む、方法。
2. 前記一連の組立オーダ命令が、前記多軸ロボットのロボットアームに組立オーダに順次従うように指示するように構成され、前記組立オーダが、１つもしくは複数のロボットアーム動作経路命令、１つもしくは複数のツール使用命令、１つもしくは複数の材料移動命令、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ロボット組立ワークステーション構成要素が、
   ロボットアームエフェクタ構成要素を有するロボットアームを含む前記多軸ロボットと、
   ロボット制御装置と、
   印刷ツール保管ユニットと、
   １つまたは複数の印刷ツール分配システムと、
   調節可能印刷ステージと、
   前記ユーザインターフェースと、
   を含むフレームハウジングを備える、請求項１に記載の方法。
4. 前記ロボットアームエフェクタ構成要素が、前記印刷ツール保管ユニットにおいて前記１つまたは複数の印刷ツール分配システムのうちの１つを互換的に取り出すかまたは納置するように構成される、請求項３に記載の方法。
5. 前記多軸ロボットが、６軸ロボットを含み、
   前記ロボット組立ワークステーション構成要素が、
   前方部近くに配置された調節可能印刷ステージと、
   後方部に配置され、一対の側方部から延在する運搬コンベヤであって、一連のロボット組立ワークステーション構成要素を接続するように構成された運搬コンベヤと、
   を備える、請求項１に記載の方法。
6. 前記運搬コンベヤが、前記後方部において前記運搬コンベヤ上に組立キューステーションを含み、前記組立キューステーションが、前記調節可能印刷ステージの後ろに隣接して配置される、請求項５に記載の方法。
7. 生産キューにおいて１つまたは複数の組立オーダを受け入れるステップであって、前記１つまたは複数の組立オーダが、前記一連のロボット組立ワークステーション構成要素の複数のそれぞれのワークフロー構成モデルのための前記一連の組立オーダ命令をそれぞれ含む、ステップと、
   １つまたは複数の生産要素、１つまたは複数の人工知能要素、および１つまたは複数の全体最適化要素に基づいて、前記生産キューにおける前記１つまたは複数の組立オーダのための組立オーダシーケンスを自動的に生成するステップと、
   前記組立オーダシーケンスに従ってそれぞれの前記ロボット組立ワークステーション構成要素の１つまたは複数のそれぞれの６軸ロボットにより１つまたは複数の構造物の印刷および／または組立を行うステップと、
   をさらに含む、請求項５に記載の方法。
8. １つもしくは複数の生産要素、１つもしくは複数の人工知能要素、１つもしくは複数の全体最適化要素、またはそれらの組み合わせの順位付けに基づく優先順位に基づいて、前記１つまたは複数の組立オーダのための前記組立オーダシーケンスを自動的に生成するステップと、
   前記ユーザインターフェース上に前記組立オーダシーケンスを表示するステップと、
   をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記組立オーダシーケンスが、ユーザによって、追加の要素の受取りに基づいて自動的に、またはそれらの組み合わせによって変更可能である、請求項８に記載の方法。
10. 前記ユーザインターフェースにおいてオブジェクトモデリング環境に少なくとも１つのオブジェクトを追加するステップであって、追加することが、選択、作成、インポート、またはそれらの組み合わせを含み、さらに、追加される各オブジェクトが、材料パラメータを含むオブジェクトリストに関連付けられる、ステップと、
    所望の立体モデルを前記レンダリング済み立体モデルとしてレンダリングするために、前記オブジェクトモデリング環境内で前記少なくとも１つのオブジェクトに対して１つまたは複数の操作を行うステップと、
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
11. モデリング構成要素と、
    ロボット組立ワークステーション構成要素と、
    ワークフロー構成モジュールと、
    １つまたは複数の命令を格納する記憶装置に結合されたハードウェア処理装置と、
    を備える、３−Ｄ設計・製作・組立システムであって、
    前記モデリング構成要素が、ユーザインターフェースと、作成、編集、モデリング、変形、画像特性調整、スケッチング、印刷支援、シミュレーション、材料試験、およびそれらの組み合わせから選択されたオブジェクト操作を行うための少なくとも一式のツールと、材料データベースと、前記記憶装置に格納されかつ前記ユーザインターフェースにおいて構造物の立体モデルを設計するための方法を促進するために前記ハードウェア処理装置によって実行可能な前記１つまたは複数の命令を含むソフトウェアと、を含み、前記モデリング構成要素が、前記ロボット組立ワークステーション構成要素に操作的にリンクされ、
    前記１つまたは複数の命令が、前記ハードウェア処理装置によって実行されたときに、前記ハードウェア処理装置に、
    前記構造物のレンダリング済み立体モデルを前記ワークフロー構成モジュールに送信することと、
    前記ワークフロー構成モジュールを通じて前記レンダリング済み立体モデルのための３−Ｄ印刷材料表を生成することと、
    前記３−Ｄ印刷材料表に基づいて前記レンダリング済み立体モデルのためのワークフロー構成モデルを生成することであって、前記ワークフロー構成モデルが、前記ロボット組立ワークステーション構成要素の多軸ロボットに自動ロボット制御スキームに従って前記構造物の印刷および／または組立を行うように指示するために、一連の組立オーダ命令を含む前記自動ロボット制御スキームを含む、生成することと
    前記自動ロボット制御スキームを含む前記ワークフロー構成モデルを前記自動ロボット制御スキームに従う印刷および／または組立コマンドとともに前記ロボット組立ワークステーション構成要素に送信することと、
    前記印刷および／または組立コマンドに従って前記多軸ロボットにより前記構造物の印刷および／または組立を行うこととを実行させる、３−Ｄ設計・製作・組立システム。
12. 前記一連の組立オーダ命令が、前記多軸ロボットのロボットアームに組立オーダに順次従うように指示するように構成され、前記組立オーダが、１つもしくは複数のロボットアーム動作経路命令、１つもしくは複数のツール使用命令、１つもしくは複数の材料移動命令、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１１に記載の３−Ｄ設計・製作・組立システム。
13. 前記ロボット組立ワークステーション構成要素が、
    ロボットアームエフェクタ構成要素を有するロボットアームを含む前記多軸ロボットと、
    ロボット制御装置と、
    印刷ツール保管ユニットと、
    １つまたは複数の印刷ツール分配システムと、
    調節可能印刷ステージと、
    前記ユーザインターフェースと、
    を含むフレームハウジングを備える、請求項１１に記載の３−Ｄ設計・製作・組立システム。
14. 前記多軸ロボットが、６軸ロボットを含み、
    前記ロボット組立ワークステーション構成要素が、
    前方部近くに配置された調節可能印刷ステージと、
    後方部に配置され、一対の側方部から延在する運搬コンベヤであって、一連のロボット組立ワークステーション構成要素を接続するように構成された運搬コンベヤと、
    を備える、請求項１１に記載の３−Ｄ設計・製作・組立システム。
15. 前記１つまたは複数の命令が、前記ハードウェア処理装置によって実行されたときに、さらに前記ハードウェア処理装置に、
    生産キューにおいて１つまたは複数の組立オーダを受け入れることであって、前記１つまたは複数の組立オーダが、前記一連のロボット組立ワークステーション構成要素の複数のそれぞれのワークフロー構成モデルのための前記一連の組立オーダ命令をそれぞれ含む、受け入れることと、
    １つまたは複数の生産要素、１つまたは複数の人工知能要素、および１つまたは複数の全体最適化要素に基づいて、前記１つまたは複数の組立オーダのための組立オーダシーケンスを自動的に生成することと、
    前記組立オーダシーケンスに従って前記６軸ロボットにより１つまたは複数の構造物の印刷および／または組立を行うことと
    を実行させる、請求項１４に記載の３−Ｄ設計・製作・組立システム。
16. 前記１つまたは複数の命令が、前記ハードウェア処理装置によって実行されたときに、さらに前記ハードウェア処理装置に、
    １つもしくは複数の生産要素、１つもしくは複数の人工知能要素、１つもしくは複数の全体最適化要素、またはそれらの組み合わせの順位付けに基づく優先順位に基づいて前記１つまたは複数の組立オーダのための前記組立オーダシーケンスを自動的に生成させることと、
    前記ユーザインターフェース上に前記組立オーダシーケンスを表示することと
    を実行させる、請求項１５に記載の３−Ｄ設計・製作・組立システム。
17. モデリング構成要素と、６軸ロボットを含むロボット組立ワークステーション構成要素と、ワークフロー構成モジュールと、記憶装置に結合されたハードウェア処理装置と、を備える３−Ｄ設計・製作・組立システムの使用を通じて、ユーザインターフェースにおいて構造物の立体モデルを設計するための方法であって、前記モデリング構成要素が、前記ユーザインターフェースと、作成、編集、モデリング、変形、画像特性調整、スケッチング、印刷支援、シミュレーション、材料試験、およびそれらの組み合わせから選択されたオブジェクト操作を行うための少なくとも一式のツールと、材料データベースと、前記記憶装置に格納されかつ前記ユーザインターフェースにおいて前記構造物の前記立体モデルを設計するための前記方法を促進するために前記ハードウェア処理装置によって実行可能なソフトウェアと、を含み、前記モデリング構成要素が、前記ロボット組立ワークステーション構成要素に操作的にリンクされ、前記方法が、
    生産キューにおいて１つまたは複数の組立オーダを受け入れるステップであって、前記１つまたは複数の組立オーダが、一連のロボット組立ワークステーション構成要素のために前記ワークフロー構成モジュールによって生成された複数のそれぞれのワークフロー構成モデルのための複数の組立オーダ命令をそれぞれ含む、ステップと、
    １つもしくは複数の生産要素、１つもしくは複数の人工知能要素、１つもしくは複数の全体最適化要素、またはそれらの組み合わせの順位付けに基づいて、前記生産キューにおける前記１つまたは複数の組立オーダのための組立オーダシーケンスを自動的に生成するステップと、
    前記ユーザインターフェース上に前記組立オーダシーケンスを表示するステップと、
    前記組立オーダシーケンスに従ってそれぞれの前記ロボット組立ワークステーション構成要素の１つまたは複数のそれぞれの６軸ロボットにより１つまたは複数の構造物の印刷および／または組立を行うステップと、
    を含む、方法。
18. 前記順位付けが、前記１つもしくは複数の生産要素、前記１つもしくは複数の人工知能要素、前記１つもしくは複数の全体最適化要素、またはそれらの組み合わせに割り当てられた優先順位に基づく、請求項１７に記載の方法。
19. 前記組立オーダシーケンスが、ユーザによって、追加の要素の受取りに基づいて自動的に、またはそれらの組み合わせによって変更可能である、請求項１７に記載の方法。
20. 各ロボット組立ワークステーション構成要素が、
    前方部近くに配置された調節可能印刷ステージと、
    後方部に配置され、一対の側方部から延在する運搬コンベヤであって、前記一連のロボット組立ワークステーション構成要素を接続するように構成された運搬コンベヤと、
    を備える、請求項１７に記載の方法。

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