范研究員成功發明世界上第一台可載重400千克的“四足遙控仿生載重步行機器人”，是中國科學院重點國家攻關課題，多次榮獲國內、國際發明金牌獎、中國科學院科技進步二等獎。該發明填補了世界機器人發明史上的空白：在載重400千克以上的重載荷條件下，成功實現了模仿人腿足進行的：踏步、進、退、左、右，及原地360°轉向等步行動作。
在國內外首次提出了“廣義多套連桿機構自動程式控制法”，提出如何用多套連桿機構的自動程控邏輯綜合法實現多工步的純機械式自動程控的難題。此發明套用在“50噸全自動縮管機”上，實現了僅用一個動力油缸，在一個自動工作程式的工作循環中，可依次帶動4套連桿機構，按程式依次完成8個工步執行動作的奇觀，1983年榮獲國家發明獎和全國（鐵路）科學大會優秀成果獎。
范朝來的原創性發明“范氏快速螺紋”專利技術，攻克了傳統的“螺紋傳動”的空行程“慢速旋轉運動變成可快速瞬間推拉式直線運動”的百年世界難題。這一發明將引起世界性系列手動工具的創新換代，被國內外譽為是世界機械螺紋史上具有劃時代意義的重大發明。1989年榮獲法國巴黎國際金牌獎而轟動西方，在1991年由輕工業部立項，將“范氏快速螺紋”作為國家“原創性發明專利”的試點項目，1992年在廣東南海成立研發基地，1994年通過了國家機械部組織的“小試”國家成果鑑定，2002年通過了由王大珩院士主持的“中試”國家成果鑑定，2006年組建小規模生產線、產品試銷14個國家，2007年被認定為“中關村國家智慧財產權制度示範企業”，2007年榮獲國家科技部、商務部、質檢總局、環保總局四部委聯合頒發的《國家重點新產品》證書，2008年榮獲北京市“首屆發明專利獎”的“一等獎”。社會效益上，在如何改變經濟成長模式和持續發展方面，也取得了“如何用原創發明專利改造傳統產業促升級換代”、“原創發明（3＋6＋12）的轉化步驟”等有益實施經驗。
