在微創手術中，腹腔鏡的穩定視野是手術成功的關鍵因素之一。傳統上，腹腔鏡由手術助手手持操作，但長時間手術容易導致助手疲勞，進而引起視野晃動，影響手術精度。持鏡機器人可以替代助手提供穩定視野，但需要根據術中情況即時調整腹腔鏡的姿態。然而，術中涉及多種模態的資訊，如器械位置、力/扭矩感測器資料以及內窺鏡影像，這些訊號具有不同的物理意義和單位，難以在統一的框架下進行融合和處理，從而直接生成控制指令。
針對這一難題，研究人員提出了一種基於統一力學建模的新型控制方法。該方法首先設計對映策略，將位置、力/扭矩和影像等多源資訊轉換為操作空間中的等效力旋量表示。力旋量是力學中的概念，可以同時表示力和力矩，從而統一不同物理量的表達。隨後，利用任務優先順序投影技術，將這些力旋量分別注入任務空間和零空間，透過優先順序排序合成最終的腹腔鏡控制指令。這樣，多模態資訊得以在單一框架內一致表示並協同融合。
具體實現中，研究人員以術中遠端運動中心（RCM）的位置、力/扭矩感測器讀數以及腹腔鏡影像為例，構建了三種力旋量：RCM約束力旋量用於強制保持RCM幾何約束並減小穿刺部位的接觸力；腹腔鏡操作力旋量允許醫生合規地拖拽腹腔鏡；器械跟蹤力旋量則實現自主視覺跟蹤手術器械。透過任務優先順序方案，這些力旋量被協調執行，確保安全性和功能性的平衡。
為了驗證該方法，研究團隊在手術模型和活豬體內進行了實驗。結果表明，該方法支援多工並行操作，包括合規的腹腔鏡操作和自主器械跟蹤，同時能夠維持RCM約束並顯著降低穿刺部位的持續負荷。這一研究為多模態資訊融合在手術機器人中的應用提供了新思路，有望提升微創手術的自動化水平、安全性和操作精度，減少對人工輔助的依賴。