Das Projekt basiert auf einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle die die Muskelaktivität und teilweise die Armposition des Users nutzt um teleoperierte Anwendung, wie die Steuerung eines Roboters, zu realisieren. Ursprünglich wurde diese Schnittstelle für Menschen mit starken motorischen Beeinträchtigungen, zum Beispiel in Folge von Spinaler Muskelatrophie (SMA) oder auch für prothetische Anwender 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 den Astronauten bei verschiedenen Tätigkeiten assistieren. Die Teleoperation ermöglicht es dem Astronauten, den Roboter über die Mensch-Maschine- Schnittstelle zu steuern und so die Ausführung direkt zu kontrollieren.
Am Institut für Robotik und Mechatronik des DLR wird die Teleoperation von Robotern, insbesondere für Weltraumanwendungen intensiv erforscht und in verschiedenen Missionen u.a. 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 (Elektromyographie) Schnittstelle in Schwerelosigkeit genutzt werden kann. EMG bezeichnet die elektrische Erfassung der Muskelaktivität. Basierend auf diesen Signalen wurde ein Interface entwickelt, dass u.a. zur Steuerung eines Roboterarmes genutzt werden kann. Durch die Kontraktion verschiedener Muskelgruppen können verschiedene Steuersignale erzeugt werden. Das Mapping der Muskelaktivität auf die einzelnen Steuersignale kann vom Anwender individuell festgelegt werden. Zusätzlich können Daten durch eine IMU (Inertial Measurement Unit) genutzt werden um die Armposition zu detektieren. In Kombination mit Daten aus der Elektromyographie helfen die Daten der IMU einen besseren Regelalgorithmus sowohl für die Teleoperation als auch für den Bereich der Prothetik zu entwickeln.
Für eine erste Validierung soll im Projekt ECOS ein Cursor auf einem Bildschirm mit der EMG-basierten Schnittstelle gesteuert werden. In zwei Freiheitsgraden erfüllen die Probanden verschiedene Aufgaben, die Auskunft über die Genauigkeit der Steuerung in Schwerelosigkeit geben. Die Experimente sind angelehnt auf zahlreiche Studien im Umfeld der KONTUR-2-Mission, bei der zunächst ebenfalls Bildschirmexperimente durchgeführt wurden, bevor die Steuerung eines realen Roboters erprobt wurde. Neben der Evaluation der Performanz der Aufgaben werden weitere Veränderungen der Muskelsignale untersucht, um festzustellen, ob die Schnittstellen speziell für den Einsatz in der Schwerelosigkeit angepasst werden müssen. Darüber hinaus werden auch Signale der IMU aufgezeichnet und analysiert. Hierbei führen die Probanden reale zielführende Aufgaben mit ihrem Arm durch. Die Messungen geschehen sowohl in der Mikro- als auch in der Hypergravitation. Auf diese Weise soll der Einfluss der Schwerkraftkompensation auf die Armmuskulatur bestimmen werden und Erkenntnisse zur Verbesserung der Mensch-Maschine-Schnittstellen gewonnen werden.