Faits: A. A._ a été condamné le 16 février 2005 par le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de Lausanne à une peine d'emprisonnement de 7 mois avec sursis pendant 5 ans et à une amende de 200 francs pour actes d'ordre sexuel avec des enfants, pornographie et violation des règles de la circulation routière; l'octroi du sursis était subordonné à la condition que l'intéressé poursuive le traitement psychiatrique ambulatoire en cours. Le sursis et l'obligation de poursuivre le traitement psychiatrique ont été prolongés jusqu'au 16 février 2011. Le jugement du 16 février 2005 se référait à une précédente condamnation du 27 mai 1998 par le Tribunal de police de Lausanne à un mois d'emprisonnement avec sursis pendant 2 ans pour actes d'ordre sexuel avec des enfants. Le 23 octobre 2010, une enquête pénale a été ouverte à l'encontre de A._ pour remise à des enfants de substances nocives, actes d'ordre sexuel avec des enfants et pornographie. Il est reproché au prénommé d'avoir remis des cigarettes à plusieurs enfants du quartier, de sexe masculin et âgés de 10 à 15 ans, d'avoir proposé à certains d'entre eux de visionner des films pornographiques, de leur avoir permis de visionner ces films, de les avoir regardés se masturber durant ces séances, de s'être masturbé en leur présence ou à leur vue et de les avoir fessés à plusieurs reprises, parfois contre rémunération en argent, en cigarettes ou en échange de son silence sur leurs frasques. Le prévenu a reconnu la majorité des faits précités intervenus essentiellement entre le mois de juin 2010 et son interpellation le 23 octobre 2010. Détenu provisoirement depuis le 24 octobre 2010 dans le cadre de la présente procédure, A._ a été relaxé le 16 décembre 2010 dans la mesure où, selon un rapport d'expertise psychiatrique figurant au dossier, le risque de récidive semblait diminué par le suivi thérapeutique auprès du Service de médecine et psychiatrie pénitentiaires (SMPP); l'intéressé était également suivi par la Fondation vaudoise de probation (FVP) dans le cadre du revenu d'insertion. B. Par ordonnance de mesures de substitution du 14 juillet 2011, le Tribunal des mesures de contraintes (ci-après: le Tmc) a ordonné la continuation du suivi psychothérapeutique de A._ par le SMPP, ainsi qu'un suivi social en réseau par la FVP, à raison de deux rendez-vous par mois. Se fondant notamment sur le rapport d'expertise psychiatrique rendu le 4 avril 2011, le Tmc a retenu que le prévenu était susceptible de commettre de nouvelles infractions du même ordre, que ce risque de récidive était élevé, que le suivi psychothérapeutique auprès du SMPP pouvait contribuer à le diminuer et qu'il était dès lors nécessaire d'ordonner la continuation de ce traitement, en le doublant d'une assistance de la FVP à titre de garantie supplémentaire. C. Le 13 janvier 2012, le Ministère public a arrêté le prévenu, en se fondant sur le contenu des rapports de la police de sûreté des 3 et 4 janvier 2012 et une communication de la FVP; entendu par le Ministère public, le prévenu a confirmé avoir eu en septembre 2011 des contacts avec des jeunes à Renens, alors que de telles relations lui avaient été formellement interdites. Le 18 janvier 2012, le Tmc a refusé d'ordonner la détention provisoire du prévenu demandée par le Ministère public et a ordonné la libération immédiate de l'intéressé; selon le Tmc, depuis sa remise en liberté intervenue le 16 décembre 2010, le prévenu n'avait pas enfreint la loi pénale, il se rendait régulièrement à la consultation du SMPP et répondait globalement aux sollicitations de la FVP. Ce jugement n'a pas fait l'objet d'un recours de la part du Ministère public. D. Le SMPP a, par courrier du 19 mars 2013, indiqué au Ministère public qu'une collaboratrice co-thérapeute avait aperçu le prévenu, le 28 janvier 2013, accompagné d'un jeune homme de 14 ou 15 ans dans un café à Lausanne, ce qui lui paraissait inquiétant; il a constaté qu'en raison de ses limites intellectuelles, le prévenu peinait à respecter les règles du contrat thérapeutique indispensables à une prise en charge adéquate et consistant à ne pas fréquenter de manière rapprochée des personnes mineures. Le 8 avril 2013, le Ministère public a demandé aux experts de compléter et clarifier leur expertise du 4 avril 2011 en indiquant quelle mesure thérapeutique pouvait diminuer le risque de réitération et si un traitement ambulatoire permettait toujours d'atteindre ce but, à l'exclusion d'un traitement institutionnel. E. Le 10 avril 2013, A._ a été renvoyé en jugement devant le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de Lausanne (ci-après: Tribunal d'arrondissement) pour actes d'ordre sexuel avec des enfants, remise à des enfants de substances pouvant mettre en danger leur santé et pornographie. Par courrier du 23 avril 2013 adressé au Ministère public, la FVP a constaté l'existence d'un risque important de récidive malgré le dispositif mis en place. Le 1 er mai 2013, un mandat d'arrêt a été décerné à l'encontre de A._ par le Président du Tribunal d'arrondissement. Sur requête de ce dernier, le Tmc a, par ordonnance du 3 mai 2013, ordonné la détention pour des motifs de sûreté de l'intéressé jusqu'au 24 juillet 2013, compte tenu du risque de réitération. Statuant sur recours de l'intéressé, la Chambre des recours pénale du Tribunal cantonal a confirmé cette appréciation par arrêt du 13 mai 2013. F. Agissant par la voie du recours en matière pénale, A._ demande au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt cantonal et d'ordonner immédiatement sa mise en liberté; les mesures de substitution ordonnées le 14 juillet 2011 devaient être maintenues. Il requiert en outre l'octroi de l'assistance judiciaire. Le Tribunal cantonal renonce à se déterminer. Le Ministère public conclut au rejet du recours.