针对目前旋翼飞行机械臂轨迹规划复杂度高、应用性差,双目摄像头识别定位目标时视差计算非常耗费处理器资源等问题。本文采用单目摄像头,在单目摄像头视觉辅助定位的基础上,利用B样条轨迹规划方法,实现了无人机运动轨迹的快速规划。采用April Tag视觉定位算法,保证了单目摄像头对目标物的快速识别定位,设计了基于位姿的视觉伺服控制器,实现了飞行机械臂的自主抓取。本文首先以STM32F103VET6为核心处理芯片设计了飞控系统板,使用Solid Works软件设计了一款三自由度机械臂。旋翼无人机使用摄像头进行辅助定位,结合设定的点,由三次B样条函数拟合生成平滑的飞行轨迹。然后利用D-H参数法完成机械臂的建模,并对机械臂正逆运动学进行了求解与分析,通过笛卡尔空间直线插补和圆弧插补的方法对机械臂进行轨迹规划。在分析了摄像头模型,进行摄像头标定,手眼标定和采用April Tag视觉定位算法进行物体位姿估计后,设计了眼在手外的基于位姿的视觉伺服控制器。最后完成旋翼无人机抓取系统的硬件平台搭建,进行了自主抓取实验,验证了无人机的稳定性和视觉伺服控制的可行性。