从“支撑重大工程，服务国民经济主战场”两个层面与国内大学、研究机构和企业开展广泛合作，推进机器人技术跨域应用，服务国家安全与经济发展。

（1）实验室立足航天，服务国防，面向国家载人航天、探月、神光等重大工程需求，与航天科技集团、航天科工集团、中国工程物理研究院等单位建立战略合作。合作建立了空间机械科学与技术联合实验室等平台，在重大工程的基础研究、技术突破、工程实施等各个阶段，开展了卓有成效的联合研究和协同攻关工作。与航天科技集团合作成立空天科学技术研究院，支撑获批“2011计划”和共建大科学工程项目，并开展载人月球车和宇航机器人等前瞻性UTC项目研究；与集团一、五、八院等单位合作完成“天宫二号”空间站在轨维修技术试验、“玉兔号”月球车行走、落月转移及取样机器人系统；与航天科工集团共建重点人才基地与装备制造联合实验室；与中国工程物理研究院研究激光聚变机器人精密定位装置等引起世界关注。

（2）实验室面向国家经济发展战略与国民经济主战场需求，共建高水平产业技术研究机构，以“产学研用”四位一体模式，与企业形成“持续互哺”。

与哈尔滨博实自动化有限公司组建哈尔滨工业大学博实研究院，针对高温冶炼等机器人产业瓶颈技术开展成果转化与合作研究，实现“产学研用”长效“互哺”机制。研发的电石出炉机器人属国内首创。

机器人是《中国制造2025》的重点建设十大领域之一，实验室与中科院沈阳自动化研究所、沈阳新松机器人自动化股份有限公司、哈尔滨博实自动化股份有限公司牵头组建国家机器人创新中心，加快机器人产业核心技术突破、提升我国机器人产业竞争力的国家力量。