现代自动化生产中要求机器人系统具备一定柔性以适应变种变量的生产需求。例如在机器人分拣及组装中，机器人需要快速处理各式不同的物体。使机器人系统可以稳定并且低成本的操控多种目标物体是实现新一代高效自动化生产的重要研究目标。目前机器人系统针对多种物体的操作，主要通过机械手/手指更换设备或多功能机械手来实现[1][2]。然而机械手/手指更换设备需要部署辅助控制设备和外部能源供给，这增加了系统的复杂度。同时，设备的控制与供能需要引入电缆或气管，这会对机械臂的自由灵活运动产生干扰。此外，多功能机械手仅可适用于一定范围的操作任务。对此，我们提出了让机器人使用不同工具来操作多样化目标物的方法。这里提到的工具并不是机器人学中对终端执行器的称呼，而是同人类使用的镊子，剪刀等工具一样的可以被机械手直接控制的工具。此工具为复杂的变种变量的操作任务提供了一项有效的解决方案，它有如下特征：(1) 通过机械机构实现机械手到工具的动力传递，无需外部控制及供能；(2)结构紧凑，对机器人的避障路径规划影响极小；(3) 通过设计不同的工具先端实现可以对多种任务进行有效配适，在更换工具时仅需要对目标工具进行一次抓取；(4)纯机械机构设计，成本低廉，可靠性强。