空中机器人指能够完成特定任务,能够在空中自主感知与飞行的无人飞行器。空中机器人系统的设计涉及众多学科,在多个领域都具有广泛应用,在技术上也具有相当的前瞻性。目前关于四旋翼无人机的多数研究,大多着重于飞行控制器的设计上,目标是设计可以在遥控器操控下稳定飞行的无人机平台。本文基于这些研究,尝试基于基于无人机平台增加任务负载,通过遥控器接口利用现有飞行控制器,设计并搭建出更具自主性的智能空中机器人,旨在研究智能空中机器人系统的设计方法及实现过程。首先,本文按照智能空中机器人系统的总体设计思路,对系统的各个部分进行了设计。硬件上,搭建了空中机器人的无人机平台,选取并安装了任务传感器和机载处理平台,以及配合空中机器人搭建了地面站环境。软件上,确定了基于ROS的程序设计方式。其次,讨论了空中机器人任务负载的的感知与控制接口的设计。首先介绍了ROS机器人操作系统的基本概念及基于Python的ROS节点设计思路,然后分析了PX4Flow光流传感器模块输出数据的格式及采集方法。最后介绍了机载处理平台与飞控的控制接口,及如何通过控制信号来实现空中机器人的飞行过程。再次,基于系统对各部分的功能分工,完成了位姿估测器节点、控制器节点、PPM发送节点和飞行规划节点的设计与实现。最后,设计了系统测试节点,并进行了系统软件测试及实际运行测试。测试结果表明,系统各个节点能够完成预先的设计功能。