在微创手术中，腹腔镜的稳定视野是手术成功的关键因素之一。传统上，腹腔镜由手术助手手持操作，但长时间手术容易导致助手疲劳，进而引起视野晃动，影响手术精度。持镜机器人可以替代助手提供稳定视野，但需要根据术中情况实时调整腹腔镜的姿态。然而，术中涉及多种模态的信息，如器械位置、力/扭矩传感器数据以及内窥镜图像，这些信号具有不同的物理意义和单位，难以在统一的框架下进行融合和处理，从而直接生成控制指令。
针对这一难题，研究人员提出了一种基于统一力学建模的新型控制方法。该方法首先设计映射策略，将位置、力/扭矩和图像等多源信息转换为操作空间中的等效力旋量表示。力旋量是力学中的概念，可以同时表示力和力矩，从而统一不同物理量的表达。随后，利用任务优先级投影技术，将这些力旋量分别注入任务空间和零空间，通过优先级排序合成最终的腹腔镜控制指令。这样，多模态信息得以在单一框架内一致表示并协同融合。
具体实现中，研究人员以术中远程运动中心（RCM）的位置、力/扭矩传感器读数以及腹腔镜图像为例，构建了三种力旋量：RCM约束力旋量用于强制保持RCM几何约束并减小穿刺部位的接触力；腹腔镜操作力旋量允许医生合规地拖拽腹腔镜；器械跟踪力旋量则实现自主视觉跟踪手术器械。通过任务优先级方案，这些力旋量被协调执行，确保安全性和功能性的平衡。
为了验证该方法，研究团队在手术模型和活猪体内进行了实验。结果表明，该方法支持多任务并行操作，包括合规的腹腔镜操作和自主器械跟踪，同时能够维持RCM约束并显著降低穿刺部位的持续负荷。这一研究为多模态信息融合在手术机器人中的应用提供了新思路，有望提升微创手术的自动化水平、安全性和操作精度，减少对人工辅助的依赖。