在家庭服务机器人系统中,要想机器人保持长时间有效地持续工作,就需要持续给机器人补充能源,而传统的人工干预方式,往往会使机器人所提供的服务大打折扣,这就要求机器人具备自主充电的能力。鉴于此目的,本文针对家庭服务机器人的自主充电技术进行了详细的研究。本文首先介绍了家庭服务机器人自主充电技术在国内外的发展现状,并对该技术的研究背景、概况和发展趋势进行了详细的阐述和分析。为了满足服务机器人的自主避障、自主充电等需求,设计了使用单片机系统实现的超声波测距系统、红外无线通讯系统和快速充电控制系统。其次阐述了人工势能场的原理、实现方法以及各种人工智能算法的适用场合及优缺点,从而制定了详细的人工智能搜索避障控制算法以及充电座精确对接控制算法。最后在详细分析了锂电池充放电特性的基础上设计了快速充电控制系统,从而设计出了提供系统工作的电源控制电路。在与用户交互方面,采用装有android操作系统的平板电脑,通过串口与单片机进行实时通讯,使其能够实时显示当前的机器人充电状态,与此同时,用户也可以采用手动方式触发启动自主充电的时机。在对家庭服务机器人自主充电系统进行整体测试中,针对多种家庭环境进行模拟测试,结果表明家庭服务机器人自主充电系统可以实现自主避障和自主对接充电的功能。整体测试表明,机器人的超声波测距系统能够检测到障碍物的存在,机器人和充电座之间能够实现红外无线通讯,充电控制系统可以对电池进行快速而安全地充电,满足了整体设计的需求。