经过多年的建设发展，目前实验室已经形成工业机器人、动物机器人、特种环境作业机器人、智能控制理论与技术四个稳定的、具有鲜明特色的研究方向。

（1）工业机器人：主要开展工业机器人的共性关键技术、工业机器人系统、作业工具、人机协作型双臂七自由度机器人、工业机器人环境感知与理解、系统集成及应用等方面研究。

（2）动物机器人：该研究是机器人学与脑科学相互交叉、融合的国际前沿课题。主要开展动物机器人的制导原理、方法和技术、动物机器人的脑机制、动物机器人编码信号发生器及相应的控制系统、实用化动物机器人控制芯片、新材料等方面研究。

（3）特种环境作业机器人：主要开展特种环境作业机器人基础理论与关键技术研究，包括地下工程机器人、旋翼无人机群编队、水下机器人、矿山机器人、救援机器人等方面研究。

（4）智能控制理论与技术：主要开展智能控制理论与方法、故障诊断技术、机器人寿命预测、可靠性、图像处理与机器视觉、人机交互、先进检测技术、传感器技术、动力电池、新材料等方面研究。