現(xiàn)代自動化生產(chǎn)中要求機器人系統(tǒng)具備一定柔性以適應變種變量的生產(chǎn)需求。例如在機器人分揀及組裝中，機器人需要快速處理各式不同的物體。使機器人系統(tǒng)可以穩(wěn)定并且低成本的操控多種目標物體是實現(xiàn)新一代高效自動化生產(chǎn)的重要研究目標。目前機器人系統(tǒng)針對多種物體的操作，主要通過機械手/手指更換設備或多功能機械手來實現(xiàn)[1][2]。然而機械手/手指更換設備需要部署輔助控制設備和外部能源供給，這增加了系統(tǒng)的復雜度。同時，設備的控制與供能需要引入電纜或氣管，這會對機械臂的自由靈活運動產(chǎn)生干擾。此外，多功能機械手僅可適用于一定范圍的操作任務。對此，我們提出了讓機器人使用不同工具來操作多樣化目標物的方法。這里提到的工具并不是機器人學中對終端執(zhí)行器的稱呼，而是同人類使用的鑷子，剪刀等工具一樣的可以被機械手直接控制的工具。此工具為復雜的變種變量的操作任務提供了一項有效的解決方案，它有如下特征：(1) 通過機械機構(gòu)實現(xiàn)機械手到工具的動力傳遞，無需外部控制及供能；(2)結(jié)構(gòu)緊湊，對機器人的避障路徑規(guī)劃影響極小；(3) 通過設計不同的工具先端實現(xiàn)可以對多種任務進行有效配適，在更換工具時僅需要對目標工具進行一次抓取；(4)純機械機構(gòu)設計，成本低廉，可靠性強。