現代自動化生產中要求機器人係統具備一定柔性以適應變種變量的生產需求。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。使機器人係統可以穩定並且低成本的操控多種目標物體是實現新一代高效自動化生產的重要研究目標。目前機器人係統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[1][2]。然而機械手/手指更換設備需要部署輔助控製設備和外部能源供給，這增加了係統的複雜度。同時，設備的控製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生幹擾。此外，多功能機械手僅可適用於一定範圍的操作任務。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。這裏提到的工具並不是機器人學中對終端執行器的稱呼，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製的工具。此工具為複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) 通過機械機構實現機械手到工具的動力傳遞，無需外部控製及供能；(2)結構緊湊，對機器人的避障路徑規劃影響極小；(3) 通過設計不同的工具先端實現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)純機械機構設計，成本低廉，可靠性強。
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