1.機電系統的檢測、分析與控制
運用現代信號分析理論和智能診斷方法，研究面向光機電壹體化的現代測控技術，主要包括現代測控系統的狀態監測、故障診斷和趨勢預測、柔性集成和遠程監控技術等。，從而提高機電系統的數字化、自動化、智能化、集成化和網絡化水平；實現機電系統的狀態監測和優化控制、故障診斷和趨勢預測及其實時綜合保護，確保機電設備安全、高效、可靠運行，預防和避免事故發生，提高機電產品質量，節約能源，改善勞動條件。
2.機電系統的現代設計方法及應用
將現代設計理論和方法應用於機電壹體化產品的研發，涉及特種機器人的應用開發、航天器姿態規劃、數控機床新型銑頭的研發、大型工業設備的優化設計等，以提高機電設備的可靠性和動態特性，滿足現代機電產品性能優良、投入產出比高、開發周期短、可靠性和安全性高的要求。
3.數控技術與設備
應用數字化、自動化、智能控制、創新設計、信息化、網絡化等技術，研究先進數控裝備的理論和應用技術。利用虛擬新產品開發技術、數字建模與仿真技術、虛擬試驗分析和性能測試，提高新產品開發的效率和質量，節約資金，縮短開發周期。
4.車輛工程和汽車制造設備
研究領域為現代汽車制造設備的智能控制、車輛系統關鍵部件的設計與開發、汽車動力學虛擬試驗等。將智能信息處理技術應用於汽車制造裝備，實現加工參數、切削條件和加工過程的優化控制和智能控制；將虛擬現實技術和建模仿真技術應用於汽車新產品開發，建立汽車虛擬試驗場；開發了車輛全功率液壓制動系統，並應用於車輛設計和生產。
本學科的研究涉及機械、鐵路、汽車、航空、石油、化工、國防、醫療、環保等行業。整體研究水平處於國內同類學科先進水平，取得了壹批具有代表性的高水平研究成果，多項產品實現產業化並取得顯著效益。近五年來，本學科獲得國家科技進步二等獎等多項科技獎勵，承擔多項國家、省部級科研項目和重要企業合作項目；有在本學科有壹定影響力的學科帶頭人和結構合理的學術梯隊；擁有先進的研究基地和實驗儀器設備；他有多年培養研究生的歷史和經驗，為首都科技發展和人才培養做出了巨大貢獻。學科授權號65438-0994，2002年被評為北京市重點學科。其建設目標是:力爭將本學科建設成為市屬高校中具有技術專長和光機電壹體化特色、學術水平較高的北京市重點學科；在北京的經濟發展和科技進步中有所作為，研究該領域的創新技術，開發高科技產品，努力創造更大的經濟效益和社會效益。主要研究方向:
1.光電測控技術與儀器的研究
針對儀器制造業高技術、多品種、小批量的特點，提出了面向現代儀器制造業的IFDS(Instrument Flexible Development System)概念，創建了壹個兼容、可擴展、可升級的開放式柔性R&D平臺系統，完成儀器系統的快速集成、實驗研究和性能測試，顯著提高了儀器產品R&D的技術水平，縮短了開發周期，降低了開發成本，提高了儀器制造企業適應市場的快速動態響應能力。基於柔性R&D平臺，開發了壹系列具有自主知識產權的光電分析儀器和產品，開發了壹整套工程應用軟件，並逐步實現產業化。2006年，我學科與企業合作研發了多項創新技術，為北京企業開發了多項高新技術產品，部分產品已實現產業化，創造了較大的經濟效益和社會效益。
2.機電系統狀態監測與智能診斷技術研究。
機電系統狀態監測與智能診斷技術研發，主要包括:機電系統狀態監測、故障診斷與趨勢預測技術，測控系統與遠程網絡監控技術集成，智能監控儀器與虛擬儀器技術等。現代測控技術和故障診斷技術在工業生產中的應用，將提高當代工業生產的數字化、信息化、自動化、智能化、集成化和網絡化水平，為現代制造業和傳統產業提供先進的測控系統和設備。近五年來，該研究方向取得了壹批具有創新性、先進性和實用性的科研成果。目前承擔的項目包括國家自然科學基金。北京市自然科學基金相關科研項目10多項，科研經費500多萬元。
3.智能機器人技術的發展與應用。
研究涉及機電壹體化、多傳感器信息融合、嵌入式控制技術、通信技術、計算機視覺、人工智能、納米技術等，為水下機器人和工業機器人的研究奠定了良好的基礎。為進壹步深化我校機器人研究，縮短與國內先進水平的差距，走出壹條具有我校特色的機器人研究之路，我們提出了“先搭建技術平臺，再深化產業應用”的研究思路。1998學科獲得授權，是北京市重點建設學科。近年來，該學科在多個研究領域開展了研究，取得了壹批學術成果。在機電系統性能分析與可靠性、機械臂動力學與控制研究、數控機床結構設計、數字化設計與制造技術、計算機輔助工程、齒輪傳動理論研究、機器人應用工程與技術等方面取得進展，多次獲得省部級獎勵。主要研究方向:
1.機電系統的現代設計方法及應用
將現代設計理論和方法應用於機電產品的開發，對產品進行數字化動態設計、優化設計、有限元分析、可靠性分析、虛擬設計和仿真，以滿足機電產品性能優良、投入產出比高、開發周期短、可靠性和安全性高的要求。
該研究方向曾參與國家科技攻關項目，對工業上廣泛應用的大型振動磨進行了性能測試和系統分析，解決了關鍵易損件問題；運用現代設計理論和技術手段，開發了具有國內先進水平的超細粉碎設備。采用虛擬設計方法進行數控機床的設計和性能測試，達到國內先進水平；用PLC系統對鐵路局原法國進口機車的繼電器控制系統進行改造，用可靠性系統故障評估方法確定控制系統結構和元件的合理布局方案，取得最佳性價比。研制的控制櫃已在現場應用推廣，社會效益和經濟效益顯著，獲得北京鐵路局科技進步獎和技術創新獎四項。
近期在特種機器人、機器人機構、機器人工程應用技術的應用開發方面開展研究，水下攪拌機器人、管道機器人技術關鍵技術研究取得進展。
2.現代傳動技術與理論
針對現代機械傳動系統高速、重載、高精度的特點，研究了新型機械傳動的嚙合理論和設計制造技術。主要研究內容包括高承載能力齒輪傳動理論與設計、變速比非圓行星齒輪機構、漸開線錐齒輪傳動嚙合理論與制造系統、汽車新型限滑差速器原理與設計等。近年來，與杭州前進齒輪箱有限公司、北京非圓齒輪傳動公司、湖北車橋公司、勝利油田等開展了廣泛的技術合作。目前承擔北京市教委、北京市科委等多項科研項目。在研項目包括非圓齒輪低速大扭矩液壓馬達、非圓傳動節能抽油機、新型限滑差速器的產業化研究。
3.機械系統動力學與控制
該研究方向主要集中在復雜機械系統的動力學和控制技術。研究領域涉及多體系統動力學與控制、機器人運動規劃與控制、航天器姿態動力學與控制、復雜電纜非線性動力學與控制等。以復雜機械系統為對象，分別研究了機器人、航天器和車輛的系統建模、非完整運動的力學分析與計算、最優運動規劃和智能控制。目前完成和承擔國家自然科學基金和北京市自然科學基金項目多項。該學科於2000年獲得授權，是北京市重點建設學科。學科主要圍繞制造裝備與技術、生產自動化技術、制造信息技術等方面開展科學研究，培養研究生。其中，以機床技術為主的制造裝備研究歷史最長，成果最多。壹些專項的獲獎和成果轉化在國內有壹定影響。“十壹五”期間，學科將在北京市科委和國家“十壹五”研究指南的指導下，繼續在上述方面開展深入研究，加強與國內行業的聯系，爭取省部級科研項目。發展特色，完成和深化特色機床項目研究中幾個成熟成果項目的鑒定，並進行成果轉化。目前承擔科研項目10余項，科研經費600多萬元，其中包括2007年、2008年北京市重大科技項目。主要研究方向:
1.機床技術與智能控制研究
銑頭機床創新設計開發，機床性能分析計算，專用制造設備創新設計開發。機床智能控制研究，凸輪軸磨床智能控制系統開發，凸輪軸磨床設計開發。該研究方向在本領域有壹定影響力，主要是中青年學科梯隊；作為北京數控裝備創新技術聯盟和中國汽車制造裝備創新聯盟的創始理事，依托數字化設計制造所作為研究基地，與國內近10家有影響力的數控企業建立了穩定的合作研究關系，成為該研究領域具有壹定影響力的科研和人才培養基地。未來五年，將繼續在制造技術與裝備、制造信息技術等領域進行深入研究，承擔國家重大和北京市重點研究項目，形成穩定的具有特色的研發方向。
2.生產線規劃與設計研究。
在生產線規劃設計過程中，通過計算機仿真，在規劃設計階段充分預測生產線系統的靜態和動態性能，盡早發現系統布局、配置和調度控制策略中存在的問題，從而更快更好地改進系統設計。
3.制造信息技術的研究與應用
本方向主要研究CAD/CAM/CAE的集成，包括計算機制造系統中的信息建模技術、計算機制造系統的單元技術(計算機輔助設計、計算機輔助工程分析、計算機輔助工藝設計、計算機輔助生產管理、計算機輔助制造、計算機控制等。)和集成戰略、FMS、敏捷制造和現代制造系統。特別是在高速加工方面，有著獨特的研究和應用。北京的壹批縱橫項目已經完成，正在研究。該學科於2006年獲得授權，是北京市重點建設學科。車輛工程學科建設的指導思想是，充分利用北京市建設車輛工程品牌專業和特色專業的配套條件，緊密結合北京市汽車制造和服務業的技術需求，努力將本學科建設成為北京市屬高校中具有壹定學術水平的車輛工程學科，為北京市汽車制造和服務業提升競爭力做出成績。目前，本課題主要開展以下研究:
1.車輛系統動力學與虛擬測試技術
研究了車輛系統的非線性動力學建模，進行了車輛系統動力學可視化仿真分析、車輛系統性能分析和系統關鍵部件分析；利用現代電子技術、測試技術和虛擬樣機技術，研究了汽車及其總成系統的控制技術、汽車綜合性能的測試和虛擬試驗技術。
2.車輛自動駕駛技術
研究基於機器視覺的車輛道路環境感知技術和車輛控制技術，特種車輛無人駕駛技術，開發輔助駕駛系統；研究線控制動和線控轉向技術及關鍵零部件，為智能車輛的開發和研究提供依據。
3.汽車車身的現代設計方法和制造技術。
研究逆向工程的理論和技術，結合快速原型技術，汽車零部件和車身覆蓋件的CAD/CAM/CAE集成技術，殼體零件的液壓成形技術；基於CAE的結構輕量化設計理論和方法研究(主要包括結構拓撲優化設計技術、材料選擇和結構形狀匹配優化技術等。)、輕質材料的應用研究(包括高強度鋼、鋁合金、鎂合金、復合材料、塑料和多孔泡沫材料等。)在汽車結構和輕量化汽車先進制造技術方面的研究。