Katedra prowadzi badania w zakresie cybernetyki i robotyki, ze szczególnym uwzględnieniem modelowania, sterowania i planowania ruchu robotów, teorii dyskretnych systemów zdarzeniowych, percepcji, inteligencji i działania robotów, rozpoznawania sygnałów elektro- i mechanomiograficznych i biosterowania, wbudowanych systemów robotyki, a także interfejsów człowiek-robot. Nowym obszarem aktywności naukowej Katedry jest robotyka społeczna.

Krajowa współpraca naukowo-badawcza Katedry obejmuje najważniejsze akademickie ośrodki robotyki, Centrum Badań Kosmicznych PAN, Uniwersytety Medyczne we Wrocławiu i w Lublinie, Fundację Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu, Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów (PIAP), Biuro Inżynieryjno-Projektowe ACCREA (Lublin), Biuro Projektowe CadMech (Wrocław). W wymiarze międzynarodowym Katedra współpracuje z Technische Unvwersitaet Munchen, ETH Zurich, Scuola Superiore Santa Anna, Heriot-Watt University, London South Bank University, INRIA Sofia-Antipolis, Universitaed Politecnica de Catalunya, Eötvös Loránd University, Otto-Friedrich Universiteat Bamberg, University of Lund, Technical University of Eindhoven, Carleton University, Georgia Tech.