Das Projekt basiert auf einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle welche die Muskelaktivität des Armes nutzt um teleoperierte Anwendungen, wie die Steuerung eines Roboters, zu realisieren. Ursprünglich wurde diese Schnittstelle für Menschen mit starker motorischer Behinderung, zum Beispiel in Folge von Spinaler Muskelatrophie (SMA), entwickelt. Ziel von ECOS ist es die terrestrisch erprobte Mensch-Maschine-Schnittstelle für Aufgaben in der Schwerelosigkeit zu validieren. Dafür soll die Schnittstelle in einem Parabelflugexperiment verwendet werden, um die auftretenden Muskelsignale und die Eigenschaften der Schnittstelle mit Daten aus einem terrestrischen Experiment zu vergleichen.
Der Einsatz von Robotern könnte für Astronauten in Zukunft eine immer größere Rolle spielen. So können beispielsweise Aufgaben im Weltraum ohne zusätzliches Risiko für Astronauten durchgeführt werden oder der Roboter kann dem Astronauten bei Tätigkeiten assistieren. Dabei gibt die Teleoperation dem Astronauten die Möglichkeit den Roboter direkt über eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle kontrollieren zu können und somit direkt Einfluss auf seine Ausführung zu haben. Am DLR Institut für Robotik und Mechatronik wird die Teleoperation von Robotern, insbesondere für Weltraumanwendungen intensiv erforscht und in verschiedenen Missionen unter anderem auf der ISS getestet. Ein Beispiel hierfür ist das KONTUR-2 Experiment, in dem verschiedene Tätigkeiten mit einem Robotersystem, gesteuert durch einen Joystick auf der ISS, ausgeführt wurden. Im Projekt ECOS soll nun untersucht werden ob anstelle eines Joysticks auch die am Institut entwickelte EMG-basierte Schnittstelle in Schwerelosigkeit genutzt werden kann. EMG (Elektromyographie) bezeichnet die elektrische Erfassung der Muskelaktivität. Basierend auf diesen Signalen wurde am Institut für Robotik und Mechatronik ein Interface entwickelt, dass unter anderem zur Steuerung eines Roboterarmes benutzt werden kann. Mit Hilfe von acht kabellosen EMG-Elektroden wird die Muskelaktivität am Ober- und Unterarm der dominanten Hand gemessen. Durch die Kontraktion verschiedener Muskelgruppen können dann verschiedene Steuersignale erzeugt werden. Das Mapping der Muskelaktivität auf die einzelnen Steuersignale kann vom Anwender individuell festgelegt werden.
Die Realisierung eines solchen Interfaces stellt eine Alternative zu einem herkömmlichen Joystick dar. Im terrestrischen Experiment lassen sich hier drei kontinuierlich steuerbare Freiheitsgrade realisieren, welche die effiziente Kontrolle eines Roboters ermöglichen. Für die Weltraumanwendung liegt ein wesentlicher Vorteil des Systems in seiner Tragbarkeit, da Sensoren die auf der Haut angebracht werden. Darüber hinaus kann es gerade in der Schwerelosigkeit von Vorteil sein, dass sich das Referenzsystem der Schnittstelle mit dem Anwender bewegt und somit immer relativ zum Anwender ausgerichtet ist.
Für eine erste Validierung soll im Projekt ECOS ein Cursor auf einem Bildschirm mit der EMG-basierten Schnittstelle gesteuert werden. Probanden werden in zwei Freiheitsgraden verschiedene Aufgaben bewältigen, die Aufschluss über Präzision der Steuerung liefern. Die Experimente sind angelehnt an zahlreiche Studien im Umfeld der KONTUR-2 Mission, in der zunächst ebenfalls Bildschirmexperimente durchgeführt wurden, bevor die Steuerung eines realen Roboters erprobt wurde. Neben der Evaluation der Performanz in der Aufgabe sollen zusätzlich Veränderungen in den Muskelsignalen untersucht werden, um zu ermitteln ob das Interface spezifisch für die Anwendung in der Schwerelosigkeit angepasst werden muss.