一种应用于空间站机械臂的视觉系统，包括至少两台腕部相机、至少一台肘部云台相机、至少一台对接相机、数据通信装置、数据处理装置；至少一台肘部云台相机安装在机械臂的肘部，用于监视；在机械臂的每个腕部至少安装一台腕部相机，用于获取目标的位姿信息，并进一步用于引导机械臂末端靠近目标；在空间站舱体对接部上安装至少一台对接相机，用于获取目标的位姿信息，并进一步用于引导机械臂完成舱体对接；所有的腕部相机、肘部云台相机均与数据通信装置进行数据通信；数据通信装置以及所有的对接相机均与数据处理装置进行数据通信，并通过数据处理装置与外部通信。