实验室现有四个研究方向。
方向1：盲信号检测理论与方法
将控制科学与工程学科的盲信号处理理论与方法、检测技术与自动化装置等的研究方向作为新的研究方向，加强实验室的基础理论与技术研究。主要从事盲信号处理的理论、机器学习与深度学习、传感信号检测与分离、大数据分析理解的算法与开放软件平台、大数据的分析关联与价值挖掘算法等研究内容。
方向2：精密检测技术与装备
针对制造环境下智能检测和可靠感知，形成大闭环的制造系统，研究智能精密检测技术和装备，提升造业的精度和可靠性。本方向主要开展微纳米加工工件的形位精度检测与误差补偿的理论与方法，精密装备集成化关键技术研究及电子制造过程的系统集成技术、研发出系列精密电子制造装备。
方向3：物联网智能信息处理理论与技术
重点研究基于CPS构建智能制造系统融合制造环境下的各种信息，并通过智能信息处理、包括人工智能方法，提升智能制造系统的智能性。主要从事无线传感网络的传输调度、网络化系统的量化器设计与分析、多智能体系的分析与综合、面向智能制造系统的融合信息处理、面向离散制造的知识知识自动化、人机协同的智能决策等研究内容。
方向4：制造物联技术与系统
集成现有的智能化装备和智能化软件，构建智能化的制造系统，推进产业发展。四个研究方向突出了前期研究工作的特色，契合实验室发展策略，为实验室未来发展奠定了深厚的基础。本方向研究复杂精密运动的形成机理，研究多领域建模与仿真优化、协同设计及虚拟样机，实现复杂精密机电系统的综合性能优化，特别在宏微复合运动机构的实现与综合优化等方面取得良好的研究进展，并在工业界得到应用。开展高速高精度运动控制、精密视觉定位、相应的数控系统等关键技术的理论与技术研究，开展高速精密装备的多工艺过程与多运动过程的协同控制方法研究。