智能医疗机器人是通过运用智能信息技术和医学影像技术手段，对肿瘤病人进行分子细胞水平的影像学信息获取、精准微创的介入治疗以及病人的临床预后个性化和智能化康复训练研究。
实验室在该方向上针对的关键科学问题是：如何运用智能信息和机器人技术，实现肿瘤的术中精准切除，以及病人的预后智能化训练康复。
实验室在该方向上的研究目标是将分子影像学信息技术与智能机器人技术相结合，实现疾病分子细胞水平的影像学信息的在体获取，并通过结合微创机器人、康复机器人等智能化信息技术和机器人技术手段，对疾病进行高精度和高稳定性的介入治疗，以及对病人的预后进行个性化和智能化的康复训练。
具体的研究部署为实验室针对肿瘤等重大疾病的术中精准检测、灵巧微创手术和临床预后智能康复方面的关键问题，通过基于信息技术的多学科综合交叉自主创新，将分子影像技术与智能机器人技术深度融合，在智能医疗机器人前沿技术的理论方法研究、医疗机器人设备研发和临床医学应用这几个领域开展了深入工作。
从高精度智能医疗机器人的理论方法，到肿瘤术中光学分子影像手术机器人和智能康复机器人设备研制，再到临床医学应用，实验室在智能医疗机器人的基础研究、设备研制和临床应用及产业推广上逐步形成了衔接紧密的研究主线，通过运用智能医疗机器人技术实现了肿瘤术中光学分子影像手术机器人在分子细胞水平的精准诊疗，以及临床预后的智能康复治疗。
