近年来,服务机器人已经逐渐在各领域被应用,作为服务于人类的人工智能理应在教育行业有所应用,因此教育中的服务机器人要起到助理的作用。本文结合实际工作环境需要,系统研究了实验室助理服务机器人的架构设计与关键功能开发。本文的工作主要分为四个部分:(1)研究了实验室助理服务机器人的架构设计与关键功能开发,设计了相应的系统功能和硬件结构及配合机制;(2)分析原型机器人的各模型,通过对比环境地图的构建选择栅格地图作为本文的地图建立模型。针对机器人的同步定位和室内环境地图构建,介绍了Cartographer-SLAM算法,并且仿真实验实现功能,为自主导航打下了基础;(3)设计了服务机器人的环境安全检测子系统,实现了危险判别与报警功能;(4)设计了基于嵌入式平台和人体触发机制的语音交互系统、语音识别模块和语音播放等模块,实现了识别与播放相结合的语音交互功能,分析讨论了语音识别率改进技术思路。最后,针对算法进行分模块实验,考虑可行性和有效性,选择合适的算法,再联机调试实现了一个教学中可提供服务的助理机器人。经过实验验证,基本可以达到设计要求,助理机器人能够实现室内的巡视、检测和简单的语音交互功能。