李廣勇最早提出了基於增強現實的機器人化納米操作方法。基於原子力顯微鏡（AFM）的納米操作對納米器件的製造具有重要意義。AFM在納米操作過程中缺少實時反饋信息，效率低下。李教授把機器人理論推廣到納米環境，為機器人化的納米操作奠定了理論基礎。在信息融合技術與人機互動技術基礎上，他提出了增強現實的納米操作方法。該技術實現了納米操作過程的實時視覺信息和觸覺信息反饋，使得人類第一次可以直接在納米環境中對納米材料進行可視化操作，極大的提高了納米操作機器人的效率。該成果為製造納米器件和研究納米環境中物質的特性提供了全新的技術手段。該技術曾獲得密西根州立大學研究生院的博士論文成就獎。研究論文獲得IEEE-ICRA 2004最佳論文獎提名；並獲IEEE Transactions on Automation Science and Engineering 期刊2006年最佳論文獎。近年來，李教授主要研究納米操作技術的深化與擴展。他開展了自動化納米操作，納米器件裝配等研究。同時把納米操作擴展到生物領域，開展了基於AFM納米操作的生物標記識別研究和生理環境下的納米對象識別與裝配研究等。這使得在生理條件下研究生物納米對象特性成為可能，為生物醫藥研究開拓了新的研究思路，擴展了納米操作的套用範圍，為納米技術的實用化提供了技術路線和實現可能性。
