随着灵巧假肢主动自由度增多,如何实现其多自由度的同步、连续、比例控制是假肢实现其康复功能、提高用户接受度的首要问题,也是机器人及生物医学工程研究领域的一大难点。本文在自主研究课题的支持下,采用非负矩阵分解方法,对多自由度运动解码方法展开研究,旨在提出一种非监督式、解耦性好、鲁棒性高的同步肌电控制策略,完成该控制方法的离线验证及在线评估。首先,提出了人手腕关节的2自由度运动参数估计方法。讨论了表面肌电信号和关节控制力信号的生理学变换关系,分析了肌肉协同矩阵模型的线性化假设条件;通过对矩阵添加稀疏约束,对传统的非负矩阵分解算法进行改进,并用于估计腕关节运动参数;结合肌肉分布图,比较了两种算法的矩阵分解结果,初步分析了新算法所具有的优势。其次,开展了多人数据采集实验,对四种解码算法(NMF,SCNMF,NMFHP,CNMF-HP)进行了离线分析及验证。搭建了EMG数据采集实验平台,对6名受试者完成了腕部二自由度运动(腕部伸展弯曲和尺侧桡侧弯曲)及肌电信号同步采集实验,并在所得数据集上进行了6折离线交叉验证;对涉及正则项系数的方法,根据离线交叉验证的结果确定了相关参数;采用平均信噪比及全局相关系数作为离线评估指标,对四种算法的稀疏显著性和估计精度进行评价。然后,搭建了虚拟光标跟踪控制实验平台,对三种肌电控制方法(NMF,SCNMF,CNMF-HP)进行了在线实验及评估。编制LabVIEW软件,实现肌电信号采集、模型标定和预测、以及虚拟光标在线跟踪控制等功能;邀请多名受试者完成光标控制实验,采用Fitts’Law评估指标体系,对各种方法的在线实验结果进行分析比较,并分析了模型在多临床因素影响下的鲁棒性表现;通过虚拟腕手仿真模型,模拟物品在不同初始位姿下的抓取过程,初步验证了控制方法的在线控制效果。最后,搭建了灵巧假肢在线控制实验平台,对同步控制方法进行了实时验证。通过自由度配置建立了人手腕部运动和灵巧假肢手指运动的映射关系,并基于本文的控制方法提出了同步或者异步两种抓取控制策略;操控灵巧假肢对四类物品(球、柱、侧边、三指)完成了抓取实验,比较了两种抓取策略在抓取过程中的表现;结合模式分类的两种抓取策略,从抓取时间和灵活度等指标上对实验结果进行了评价,验证了本文提出肌电控制方法的优越性。