实验室结合地方产业特色，结合已有工作基础，确立了四个研究方向及其主要研究内容分别如下：
1、复杂系统建模、控制与优化
复杂系统建模是一种将现实问题抽象化、量化的研究方法，通过建立数学模型来模拟真实系统的行为，其本质是克服非线性性、不可知性、不可控性等系统现象导致的技术难题，建模更符合实际系统的模型，以揭示系统内部的运行规律和发展趋势，从而为系统的设计、优化和控制提供理论依据和技术支持。
本方向面向芜湖市在新能源和智能网联汽车发展规划的要求，以非线性系统和随机系统等复杂系统为支撑，深入开展复杂系统建模、控制与优化方面的研究：①高度非线性随机系统的分析与综合；②切换系统的稳定性分析和控制；③忆阻神经网络的同步与状态估计；④通讯受限情形下网络化控制系统的滤波和控制。
基于以上研究内容，与国内外著名专家和高校紧密合作，在复杂系统的控制与优化及其在智能电网和无人车辆的应用方面取得前瞻性和原创性的科研成果，为实验室其他研究方向提供理论指导和技术支持。
2、移动机器人感知与智能控制
智能机器人在服务国家重大需求，引领国民经济发展和保障国防安全中起到重要作用，被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”。智能机器人作为智能制造的重要载体，在深入实施制造强国战略，推动制造业的高端化、智能化、绿色化过程中将发挥重要作用。机器人感知与控制是实现机器人智能化作业的关键核心技术。机器人需要感知周围环境和识别作业对象。从二维到多维信息的感知和融合。实现快速、精准的环境感知和目标识别。
本研究方向积极融入合芜蚌改革试验区、芜湖国家级机器人产业园建设，开展机器人视觉感知技术研究。主要研究内容与特色如下：①提出了末端夹取机构平面及法线定位技术与多工序、多姿态集成夹取和碰撞感知保护技术，研制了自动加工系统的系列末端执行机构；②提出了立体视觉的工业机器人6DOF视觉引导与定位抓取方法，解决了因不规则反光导致视觉系统对金属对象位姿测量鲁棒性差的问题和传统目标定位算法泛化能力不足的问题；③建立了凝视跟踪测量系统相机视场运动模型，解决了反射镜每次偏转都要重新标定的问题，提出了基于多层特征融合和显著性注意力的跟踪器，解决了浅层特征丢失的问题；④研究了筒子纱染色智能制造系统中大尺度、非结构化环境下的估计与滤波，并采用基于层次分析-灰色综合关联分析法构建色纺纱标准色卡工艺参数与特征参数之间的灰色综合关联度定性、定量关系；⑤提出了一种融合刚度、加工动力学的机器人铣削加工姿态优化方法和工艺数据库；发明了扩张观测器控制算法抑制单刃刀的振动激励，实现干式绿色加工；⑥提出了具有扩展动态变量的多智能体系统的双事件触发机制的设计，提出非恶性循环条件，证明了在一些基本假设下，多智能体系统才能实现CCRCS。
基于以上研究内容，本方向课题组积极与埃夫特、固高、酷哇、启迪等区域龙头企业深度合作，联合开展机器人感知与智能控制等关键技术研发、成果转化及人才联合培养等工作。
车辆驱动与智能自主控制包括电机架构与驱动系统、车路云一体化协同控制、电池系统、传感器、人工智能等关键技术，主要研究电机系统高功率密度、高效率、高精度电机的设计驱动与控制方法，复杂环境下多传感器融合、路径规划与决策等智能感知与控制方法，电池模组的故障检测、寿命预测等理论与算法，智能座舱理论及算法等。
本方向围绕车辆驱动与智能自主控制需求，主要开展以下理论与技术研究：①高性能电机驱动与智能控制，使电机系统节能低噪、运行安全可靠；②新型特种电机与新能源技术，实现电机体积小、轻量化、高功率密度等；③传感器技术，实现多传感器信息采集、高精度特征融合与导航的精确定位；④车辆智能决策与规划，实现车辆实时进行路径规划，动态安全避障等；⑤车路云一体化控制技术，实现车路云一体化协同控制，实现协同智能控制，优化控制系统，提升自主控制系统的整体效率与安全性。
基于以上研究内容，与奇瑞汽车、中联农机、玉柴、爱瑞特等单位开展合作研究，共建实验、联合进行人才培养，实现部分技术突破，并成功进行成果转化，取得良好的社会和经济效益，提升实验室在该领域的研究水平和影响力。
能源互联网是数字技术与能源系统生产、传输、消费、存储各环节深度融合的新一代智慧能源技术，其本质是突破能源互联互通和开放共享中的各种壁垒，实现绿色低碳、安全高效的未来能源生态，改变传统能源领域的技术体系、市场模式、管理方式与行业结构，推动能源领域向智能化、多样化方向转型。
本方向围绕能源互联网“安全稳定运行控制”与“经济高效优化调度”需求，主要开展如下理论与技术研究：①分布式光伏发电离并网稳定控制方法，实现光伏发电友好并网、稳定可靠；②分散共享混合储能充放电控制方法，实现储能设备安全充放、高效利用；③微电网（群）协同自律控制方法，实现分布式资源（光伏、储能、负荷）多能互补、协同趋优；④能源互联网智能调度方法，实现可再生能源高效利用、全额消纳；⑤能量路由器、能源网关、储能变流器、虚拟电厂等核心软硬件开发与研制，实现分布式源荷储即插即用、互联互通。
基于以上研究内容，与清华大学四川能源互联网研究院、国网芜湖供电公司、海螺新能源、信义电源等企事业单位开展合作研究、成果转化与人才联合培养，提高实验室在本领域的研究水平和影响力。