服務機器人通過三維識別系統識別物體。通常，電視攝像機被用作信息輸入系統。根據人識別場景主要靠明暗信息、顏色信息和距離信息的原理，機器識別物體的系統也輸入這三種信息，只是方法不同。由于電視攝像機拍攝方向不同，可以得到各種圖形，比如提取立方體的邊數、頂點數、平行線組數等共同特征，參考事先存儲在電腦中的物體特征表，就可以識別出立方體。

日常生活中，投入郵箱的信件需要經過郵局工作人員分揀后，才能發往各地。一個人只能整理2000到3000封信。現在服務機可以提高效率0倍以上。機器識字的原理類似于人類識字的原理。服務機器人首先分析輸入的郵政編碼并提取特征。如果輸入一個“8”，其特征是底部有一個圓圈，左上方有一條直路或彎道。其次是比較，就是將這些特征與機器中原本指定的0到9這十個符號的特征進行比較，哪個數字與哪個數字的特征相似。這種識別本質上叫做分類。在模式識別理論中，這種方法稱為統計識別。機器人識字的研究成果可用于郵政系統、手寫程序的直接輸入、政府辦公自動化、銀行審計、統計、自動排版等。

目前，服務機器人可以識別簡單形狀的物體，在復雜形狀的物體識別研究方面也取得了一定的進展，如曲面物體、電子元件、室外場景識別等。物體識別主要用于工業產品外觀檢查、工件分揀和裝配等。

現有的機床部件完全由操作者看著圖紙完成。機器人能識別圖紙嗎？這就是機器圖像讀取的問題。機器圖形識別除了上面的統計方法，還有語言方法。它是利用人類認知過程中視覺與語言的聯系建立起來的。將圖像分解成直線、斜線、折線、點、弧等基本元素。，并研究它們形成圖像所依據的規則，即從結構入手，檢查待識別的圖像是否屬于“句型”，是否符合規定的句法。根據這個原理，如果語法正確，就可以識別。機器圖像識別有著廣泛的應用，在現代工業、農業、國防、科學實驗和醫療中涉及大量的圖像處理和識別問題。

       關于服務機器識別的理論、方法和技術，稱為模式識別。所謂模式是指被判別的事件或過程，它可以是物理實體，如文字、圖片等，也可以是抽象的虛體，如氣候等。服務機器人工程師表示，機器識別系統與人的視覺系統類似，由信息獲取、信息處理與特征抽取、判決分類等部分組成。