n 数字化设计与制造方向
本方向围绕产品的数字化设计、制造与服务等环节，研究与探索企业模块化设计、生产调度、制造执行与协同服务的理论、方法与技术，开发相关管理信息系统与支持工具，实现产品的快速设计与制造，加快企业的数字化生产与转型升级。具体包括以下4个方向：
1、研究多品种变批量复杂产品大规模定制设计方法。
2、研究复杂工况下智能车间调度理论与方法。
3、研究智能装备数字孪生体建模方法与系统开发。
4、研究复杂产品智能运维服务理论与技术。
近年来，本方向提出了模块化产品架构分类建模与技术状态控制方法，开发了模块化定制设计平台；设计了数据驱动的智能车间调度方法，揭示了工艺规划与车间调度集成优化的机理；构建了汽车白车身焊接产线仿真与虚拟调试系统；开发了虚拟现实环境下设备数字孪生系统；提出了复杂产品智能服务业务建模方法，开发了大型立磨智能服务系统。近五年主持国家级项目13项，省部级项目35项；获国家科技进步二等奖1项，省部级奖励10项，发表SCI/EI论文70篇，授权发明专利19件，出版著作教材12部。
n 机电系统动力学与控制
本方向主要开展复杂机电系统的动力学建模与数值计算、仿生机器人结构设计与控制、机器视觉与图像处理等交叉学科基础理论与前沿技术研究，开发机电一体化装备与系统。具体包括以下3个方向：
1、研究复杂机电系统动态响应精准表征及动力学特征提取方法、多场耦合结构动力学建模与参数辨识方法、动力学控制参数动态调整新型算法。
2、研究仿生机器人构型的创新及优化设计、机器人运动学与动力学建模与控制、机器人动态特性分析、弹性驱动器设计与控制。
3、研究图像处理及视觉伺服控制、机器人视觉识别与定位算法、光电在线检测技术。
近年来，该方向研究了手脚融合功能多足仿生机器人在运动约束、机构拓扑可变下的动力学的建模、脚力规划方法，提出了多足步行机器人连续爬行的步态生成及误差补偿算法。研究机械装备的结构动态特性与系统动力学参数的关联关系，分析系统的振动响应和结构动强度时空演变规律，研发了机械装备动态特性分析与仿真系统，建立了机械装备结构性能综合试验平台，实现了复杂机电系统的多性能多参数动态仿真与优化。主持国家级项目11项，省部级项目23项；发表论文190余篇，被SCI\EI收录80篇次，授权国家发明专利21项；研究成果获得国家科技进步二等奖1项，省部级科技奖励8项，其中一等奖3项；出版著作与教材5部。
n 机械状态监测与智能维护
本方向主要开展基于振动、图像、视频的机械系统及其关键零部件的故障机理、诊断原理、信号分析与特征提取、智能诊断及性能预测方法研究，构建基于云计算及物联网平台的机械系统状态监测与智能维护系统。具体包括以下3个方向：
1、研究设备不同健康状态下信号分析方法，特别是非线性非平稳信号的动态特性分析方法。
2、研究机械装备微弱故障、复合故障基于信号自适应分析的特征提取方法。
3、研究速度、载荷波动等复杂工况下机械设备的故障诊断、性能预测模型和算法。
近年来，本方向建立了非平稳机械信号几何分布奇异性的自适应多重分形分析方法，提出了机械装备微弱故障、复合故障基于自适应稀疏字典的特征提取方法，建立了针对机械设备速度、载荷波动的故障诊断深度学习模型，以及电机复合故障的多源信息融合诊断模型，开发了复杂机械装备故障诊断专家系统和知识挖掘系统。主持国家级项目15项，省部级项目26项；获省部级奖励7项，其中河南省科技进步一等奖1项；发表SCI/EI论文49篇，授权发明专利12件，著作教材16部。
n 轻工装备设计及理论
本方向主要研究轻工自动化装备及制冷装备的设计理论与技术。针对轻工装备机构复杂、高速，制冷装备热量传递不规则的特点，以及装备运行高可靠性的设计要求，在轻工装备及制冷装备的机构创新、构型设计、传热机理及控制、构件快速检测与反求以及系统运维方法等方面开展研究。具体包括以下3个方向：
1、研究轻工装备中典型机构及结构的构型设计及优化方法、运动分析快速算法、运动误差建模方法和薄壁构件边界元法。
2、研究轻工装备中的故障定量识别方法和复杂构件的快速检测、反求及隔振方法。
3、研究计算流动与传热问题的高效稳定性方法、系统节能的多尺度方法、相变蓄能材料制备方法。
近年来，本方向突破了刚-柔耦合系统参数匹配及运动参数解算的技术难题，开发了系列高速度高精度的包装机械，构建了基于大数据分析的设备及系统智能维护技术，提出了制冷装备两器节能的多目标优化方法和复合强化换热技术，揭示了强化传热机理，提高了制冷设备的效率，提出了制冷系统的多尺度耦合计算方法，开发了基于智能控制技术的冷链末端设备和云空调。
主持国家级项目12项，省部级项目27项；获省部级奖励10项，其中河南省科技进步一等奖1项；发表SCI/EI论文100余篇，授权发明专利37件，著作教材12部。
n 摩擦磨损与新材料技术
本方向面向机械制造和材料行业对先进材料的迫切需求，围绕机械装备核心零部件摩擦学设计与服役可靠性问题，致力于先进材料的制备、成形及测试技术的开发和应用研究，推动新材料技术的创新和产业化。具体包括以下3个方向：
1、摩擦磨损及表面技术。
2、粉末冶金与增材制造。
3、轻质合金材料与成形技术。
近年来，本方向提出了基于增材制造的铜基摩擦材料制备方法，揭示了摩擦材料微观结构、服役条件与摩擦磨损性的相互关系；开发了中间层缓冲与凝固过程同步调控方法，抑制了铜轴瓦基体与轴瓦合金结合界面金属间化合物的不可控生长；建立轴承-传动-基础系统的动力学模型，获得了系统的稳定性判据，开发面向高速旋转机械支承系统和传动系统稳定性及可靠性的模块化仿真设计平台；提出了基于最大可能失效点局部采样的可靠性设计理论，实现了多因素约束下结构件力学性能的定量分析与评价。承担国家级与省部级项目20余项；获省部级奖励10项，其中河南省科技进步一等奖1项；发表论文200余篇，被SCI/EI收录100余篇，授权发明专利20余项，著作教材10余部。