Život s tělesným postižením není lehký nikde na světě. Ale v zemi jako Spojené státy jsou k dispozici prostředky, které vám usnadní život. V budovách jsou výtahy, chodníky mají nájezdy, a pokud cestujete na delší vzdálenost, než zvládnete dojet na vozíku, použijete upravené auto. A pokud si ho nemůžete dovolit, jedete bezbariérovou hromadnou dopravou.
Living with a physical disability isn't easy anywhere in the world, but if you live in a country like the United States, there's certain appurtenances available to you that do make life easier. So if you're in a building, you can take an elevator. If you're crossing the street, you have sidewalk cutouts. And if you have to travel some distance farther than you can do under your own power, there's accessible vehicles, and if you can't afford one of those, there's accessible public transportation.
V rozvojovém světě je to trochu jiné. 40 milionů lidí tam nemá vozík přestože ho potřebují a většina z nich žije na venkově. Přístup do vesnice, do práce, do školy spočívá v cestování na velké vzdálenosti v obtížném terénu pouze za pomoci vlastních sil. Pomůcky běžně pro tyto lidi dostupné nejsou stavěné na takové podmínky, brzy se rozbijí a dají se jen těžce opravit.
But in the developing world, things are quite different. There's 40 million people who need a wheelchair but don't have one, and the majority of these people live in rural areas, where the only connections to community, to employment, to education, are by traveling long distances on rough terrain often under their own power. And the devices usually available to these people are not made for that context, break down quickly, and are hard to repair.
Začal jsem se o vozíky v rozvojových zemích zajímat v roce 2005, kdy jsem zjišťoval jaká je úroveň technologií v Tanzánii, bavil se s vozíčkáři, výrobci vozíků, skupinami tělesně postižených a bylo jasné, že tu není dostupná pomůcka, která by byla navržená pro venkovské oblasti, kde by mohla být použita rychle a efektivně v různém terénu. Jako strojní inženýr pracující v MIT s přístupem k mnoha zdrojům jsem se rozhodl, že s tím zkusím něco udělat.
I started looking at wheelchairs in developing countries in 2005, when I spent the summer assessing the state of technology in Tanzania, and I talked to wheelchair users, wheelchair manufacturers, disability groups, and what stood out to me is that there wasn't a device available that was designed for rural areas, that could go fast and efficiently on many types of terrain. So being a mechanical engineer, being at MIT and having lots of resources available to me, I thought I'd try to do something about it.
Když se bavíme o cestování na velké vzdálenosti v obtížném terénu, hned mě napadne horské kolo. Horské kolo je na to vážně dobré, protože má přehazovačku a vy si můžete dát malý převod, když se škrábete do kopce nebo zapadáváte v bahně a písku, a získáte velký točivý moment a malou rychlost. A když chcete jet rychleji, třeba po chodníku, dáte si vyšší převod s menším točivým momentem, ale vyšší rychlostí. Takže logicky dospějete k tomu, že uděláte vozík z dílů na horské kolo, což dělá mnoho lidí. Ale jsou to výrobky dostupné jen ve Spojených Státech a bylo by obtížné to tak dělat i v rozvojových zemích, protože jsou příliš drahé. Ale v podmínkách o kterých teď mluvím jsou potřeba vozíky, které by byly levnější než 200 dolarů. A tento ideální vozík by měl být také schopný ujet asi tak pět kilometrů každý den abyste zvládli cestu do práce, do školy a to na mnoho různých typech terénu. Ale zároveň doma nebo v práci musí být dostatečně malý a manévrovatelný pro použití uvnitř. A navíc pokud má dlouho vydržet je nutné, aby ho bylo možné opravit z místních zdrojů, s nástroji, z materiálů a se znalostmi dostupnými v těchto podmínkách. Takže podstata problému spočívá v tom jak vytvořit systém, který by byl jednoduchý, ale mechanicky zároveň poskytoval velké výhody? Jak vyrobit horské kolo pro ruce tak, aby nebylo příliš drahé a složité?
Now when you're talking about trying to travel long distances on rough terrain, I immediately thought of a mountain bike, and a mountain bike's good at doing this because it has a gear train, and you can shift to a low gear if you have to climb a hill or go through mud or sand and you get a lot of torque but a low speed. And if you want to go faster, say on pavement, you can shift to a high gear, and you get less torque, but higher speeds. So the logical evolution here is to just make a wheelchair with mountain bike components, which many people have done. But these are two products available in the U.S. that would be difficult to transfer into developing countries because they're much, much too expensive. And the context I'm talking about is where you need to have a product that is less than 200 dollars. And this ideal product would also be able to go about five kilometers a day so you could get to your job, get to school, and do it on many, many different types of terrain. But when you get home or want to go indoors at your work, it's got to be small enough and maneuverable enough to use inside. And furthermore, if you want it to last a long time out in rural areas, it has to be repairable using the local tools, materials and knowledge in those contexts. So the real crux of the problem here is, how do you make a system that's a simple device but gives you a large mechanical advantage? How do you make a mountain bike for your arms that doesn't have the mountain bike cost and complexity?
A jak to s jednoduchým řešením bývá, odpověď je často přímo před námi. V tomto případě to je páka. Používáme páky pořád. Jako nářadí, kliky u dveří, části jízdních kol. A ten okamžik inspirace, ta klíčová chvíle nápadu přišla, když jsem seděl nad svým sešitem s projekty a přemýšlel jsem o člověku, který drží páku. Pokud ji chytne na konci, bude mít páku velkou a získá velký točivý moment, když bude tahat sem a tam, a bude mít malý převod. Pokud sjede rukama po páce dolů, může pracovat s menší efektivní délkou páky, ale při každém záběru obsáhnout větší úhel, díky čemuž bude větší rychlost otáčení a efektivně větší převod. Co je úžasné na tomto systému je jeho jednoduchost. Můžete jej vyrobit pomocí technologie, která je známá stovky let. V praxi to vypadá takto, tohle je vozík Leveraged Freedom Chair, který po několika letech vývoje začínáme vyrábět a tohle je vozíčkář, který na něm tráví většinu dne. Je ochrnutý, žije v Guatemale, a jak vidíte je schopný překonat dost těžký terén. Klíčová novinka této technologie spočívá v tom, že když chce jet rychle, prostě jenom chytne páky blízko osy otáčení a každým záběrem obsáhne velký úhel, a když je cesta horší, jenom posune ruce po páce nahoru, získá větší točivý moment a pohybem jako když zvedá činku se dostane z nesnází na nerovném povrchu.
So as is the case with simple solutions, oftentimes the answer is right in front of your face, and for us it was levers. We use levers all the time, in tools, doorknobs, bicycle parts. And that moment of inspiration, that key invention moment, was when I was sitting in front of my design notebook and I started thinking about somebody grabbing a lever, and if they grab near the end of the lever, they can get an effectively long lever and produce a lot of torque as they push back and forth, and effectively get a low gear. And as they slide their hand down the lever, they can push with a smaller effective lever length, but push through a bigger angle every stroke, which makes a faster rotational speed, and gives you an effective high gear. So what's exciting about this system is that it's really, really mechanically simple, and you could make it using technology that's been around for hundreds of years. So seeing this in practice, this is the Leveraged Freedom Chair that, after a few years of development, we're now going into production with, and this is a full-time wheelchair user -- he's paralyzed -- in Guatemala, and you see he's able to traverse pretty rough terrain. Again, the key innovation of this technology is that when he wants to go fast, he just grabs the levers near the pivots and goes through a big angle every stroke, and as the going gets tougher, he just slides his hands up the levers, creates more torque, and kind of bench-presses his way out of trouble through the rough terrain.
Důležité tady je, že tou složitou součástí tohoto systému je sám člověk. Je to on, kdo posouvá ruce nahoru a dolů po páce, takže samotný mechanismus může být velmi jednoduchý a může být sestavený z takových částí jízdních kol, které jsou dostupné po celém světě. A protože ty jsou takřka všude, jsou nesmírně levné. Jsou vyráběny v neuvěřitelném množství v Číně a v Indii a můžeme je použít kdekoliv na světě, kdekoliv vozík vyrobit a co je nejdůležitější, kdekoliv jej i opravit. A to i ve vesnici s místním opravářem kol, který má k dispozici místní nástroje, znalosti a součástky. Když chcete použít vozík LFC v místnosti, jediné, co musíte udělat, je vytáhnout páky z převodovky, uložit je do rámu, čímž získáte normální vozík, který můžete použít jako každý jiný, a vyrobili jsme jej i v běžné velikosti, takže je dost úzký na to, aby projel klasickými dveřmi, dost nízký na to, aby se vešel pod stůl, a dost malý a manévrovatelný na to, aby se s ním dalo dostat do koupelny, což je velmi důležité, aby vozíčkář mohl zajet až k záchodu a snadno na něj přesunout, jako by to udělal s jakýmkoliv jiným vozíkem.
Now the big, important point here is that the person is the complex machine in this system. It's the person that's sliding his hands up and down the levers, so the mechanism itself can be very simple and composed of bicycle parts you can get anywhere in the world. Because those bicycle parts are so ubiquitously available, they're super-cheap. They're made by the gazillions in China and India, and we can source them anywhere in the world, build the chair anywhere, and most importantly repair it, even out in a village with a local bicycle mechanic who has local tools, knowledge and parts available. Now, when you want to use the LFC indoors, all you have to do is pull the levers out of the drivetrain, stow them in the frame, and it converts into a normal wheelchair that you can use just like any other normal wheelchair, and we sized it like a normal wheelchair, so it's narrow enough to fit through a standard doorway, it's low enough to fit under a table, and it's small and maneuverable enough to fit in a bathroom and this is important so the user can get up close to a toilet, and be able to transfer off just like he could in a normal wheelchair.
Chtěl bych zdůraznit tři důležité věci, o nichž si myslím, že jsou zásadní v tomto projektu. Za prvé tento výrobek funguje dobře, protože jsme byli schopni efektivně zkombinovat precizní strojírenství a analýzu s designem zaměřeným na uživatele a na jeho sociální a ekonomické faktory, které jsou v rozvojových zemích pro vozíčkáře důležité. Jsem akademický pracovník v MIT, strojní inženýr, takže umím dělat takové věci jako podívat se na povrch, po kterém chcete cestovat a spočítat, jaký odpor bude klást, podívat se, jaké díly jsou dostupné a jak je pospojovat, zjistit, jaké převody bude možné použít, jakou sílu a výkon vyvine horní část těla, jak rychle budete schopní jet s tímto vozíkem, když posunete ruce dolů nebo nahoru po pákách.
Now, there's three important points that I want to stress that I think really hit home in this project. The first is that this product works well because we were effectively able to combine rigorous engineering science and analysis with user-centered design focused on the social and usage and economic factors important to wheelchair users in the developing countries. So I'm an academic at MIT, and I'm a mechanical engineer, so I can do things like look at the type of terrain you want to travel on, and figure out how much resistance it should impose, look at the parts we have available and mix and match them to figure out what sort of gear trains we can use, and then look at the power and force you can get out of your upper body to analyze how fast you should be able to go in this chair as you put your arms up and down the levers.
Jako nadšení, nezkušení a naprostí zelenáči jsme s týmem vytvořili prototyp, který jsme odvezli do Tanzanie, Keni a Vietnamu v roce 2008, a zjistili, že je příšerný, protože jsme nevěděli, co přesně vozíčkáři potřebují. A protože jsme to testovali s vozíčkáři, s výrobci vozíků a získali od nich zpětnou vazbu nejen v podobě jejich problémů, ale i jejich řešení a společně se vrátili k tužce a papíru a pracovali na novém designu, se kterým jsme se vrátili do východní Afriky v roce 2009 a který v obtížném terénu fungoval mnohem lépe než běžný vozík, ale pořád nefungoval tak dobře v budovách, protože byl moc velký, moc těžký a špatně ovladatelný, takže jsme se zase se zpětnou vazbou od vozíčkářů vrátili k návrhům, vytvořili ještě lepší design, o devět kilo lehčí a stejně tak široký jako běžný vozík, vyzkoušeli ho v terénu v Gautemale, což posunulo náš výrobek do stavu, v němž je nyní a ve kterém půjde do výroby.
So as a wet-behind-the-ears student, excited, our team made a prototype, brought that prototype to Tanzania, Kenya and Vietnam in 2008, and found it was terrible because we didn't get enough input from users. So because we tested it with wheelchair users, with wheelchair manufacturers, we got that feedback from them, not just articulating their problems, but articulating their solutions, and worked together to go back to the drawing board and make a new design, which we brought back to East Africa in '09 that worked a lot better than a normal wheelchair on rough terrain, but it still didn't work well indoors because it was too big, it was heavy, it was hard to move around, so again with that user feedback, we went back to the drawing board, came up with a better design, 20 pounds lighter, as narrow as a regular wheelchair, tested that in a field trial in Guatemala, and that advanced the product to the point where we have now that it's going into production.
A protože jsme vědci a technici, byli jsme schopní vyčíslit výhody vozíku Leveraged Freedom Chair, takže tady je pár záběrů z našich testů v Gautemale, kde jsme zkoušeli LFC na terénu, který je ve vesnici, měřili jsme silový a energetický výdej uživatelů, jejich spotřebu kyslíku, jejich rychlost, jaký výkon vyvinou a to jak s jejich běžnými vozíky, tak s LFC. A zjistili jsme, že LFC je oproti normálnímu vozíku asi o 80 % rychlejší. Má také asi o 40 % vyšší účinnost a díky výhodě, kterou vám dává systém pák, vyvinete o 50 % vyšší točivý moment a probojuje se i opravdu drsným terénem.
Now also being engineering scientists, we were able to quantify the performance benefits of the Leveraged Freedom Chair, so here are some shots of our trial in Guatemala where we tested the LFC on village terrain, and tested people's biomechanical outputs, their oxygen consumption, how fast they go, how much power they're putting out, both in their regular wheelchairs and using the LFC, and we found that the LFC is about 80 percent faster going on these terrains than a normal wheelchair. It's also about 40 percent more efficient than a regular wheelchair, and because of the mechanical advantage you get from the levers, you can produce 50 percent higher torque and really muscle your way through the really, really rough terrain.
Další věc, kterou jsme se na tomto naučili, je ta, že nároky na tento design podněcují nové nápady, protože jsme museli dosáhnout tak nízké výrobní ceny, protože jsme museli vyrobit prostředek, který by mohl jezdit na různých typech povrchů a pořád byl použitelný v interiéru a dal se snadno opravit, až jsme vytvořili úplně nový produkt, něco zcela inovativního na poli, které se za posledních sto let příliš nezměnilo. A to všechno jsou výhody, které se necení pouze v rozvojových zemích. Proč to nedělat třeba i ve Spojených státech? Dali jsme se tedy dohromady se společností Continuum, což je místní designová firma tady v Bostonu a vytvořili jsme luxusní verzi, verzi pro rozvinutý svět, kterou nejspíš budeme prodávat hlavně ve Spojených státech a v Evropě, lidem s vyššími příjmy.
Now the second lesson that we learned in this is that the constraints on this design really push the innovation, because we had to hit such a low price point, because we had to make a device that could travel on many, many types of terrain but still be usable indoors, and be simple enough to repair, we ended up with a fundamentally new product, a new product that is an innovation in a space that really hasn't changed in a hundred years. And these are all merits that are not just good in the developing world. Why not in countries like the U.S. too? So we teamed up with Continuum, a local product design firm here in Boston to make the high-end version, the developed world version, that we'll probably sell primarily in the U.S. and Europe, but to higher-income buyers.
A na závěr bych chtěl zdůraznit svou myšlenku, že tento projekt fungoval tak dobře, protože jsme zapojili všechny lidi, kterých se to týká a kteří jsou ochotní se přidat a na které je důležité myslet při rozvoji technologie z počátečního nápadu přes různá zlepšení, kontroly, komercializaci a uvedení do provozu a celý ten proces musí začít i končit u cílové skupiny lidí. To jsou ti, kteří určují všechny požadavky co technologie musí splnit, a právě tihle lidé jsou ti, kteří nakonec zvednou palec a řeknou: "Jo, ono to funguje. To je to, co potřebujem." Takže akademici jako já můžou inovovat, analyzovat a testovat, získávat data a vyrábět na koleně různé prototypy, ale jak dostat takový prototyp až do prodeje? Potřebujeme někoho, kdo vyplní tu mezeru, jako třeba lidi ze společnosti Continuum, kteří pracují na komercizaci, založili jsme neziskovku, která se bude starat o to, aby se náš vozík dostal na trh - organizaci Global Research Innovation Technology a také jsme se dali dohromady s velkými výrobci v Indii, Pinnacle Industries, kteří jsou připraveni vyrobit 500 vozíků za měsíc, hned ten příští jich vyrobí 200, které jsou určené do Indie. A nakonec, abychom tento produkt dostali k lidem, kteří jej potřebují, dali jsme se dohromady s největší organizací postižených na celém světě, organizací Jaipur Foot.
And the final point I want to make is that I think this project worked well because we engaged all the stakeholders that buy into this project and are important to consider in bringing the technology from inception of an idea through innovation, validation, commercialization and dissemination, and that cycle has to start and end with end users. These are the people that define the requirements of the technology, and these are the people that have to give the thumbs-up at the end, and say, "Yeah, it actually works. It meets our needs." So people like me in the academic space, we can do things like innovate and analyze and test, create data and make bench-level prototypes, but how do you get that bench-level prototype to commercialization? So we need gap-fillers like Continuum that can work on commercializing, and we started a whole NGO to bring our chair to market -- Global Research Innovation Technology -- and then we also teamed up with a big manufacturer in India, Pinnacle Industries, that's tooled up now to make 500 chairs a month and will make the first batch of 200 next month, which will be delivered in India. And then finally, to get this out to the people in scale, we teamed up with the largest disability organization in the world, Jaipur Foot.
To, co je na tomto modelu účinné, když dáte dohromady všechny zainteresované strany, kteří představují každý článek řetězu od prvotního nápadu celou tu dlouhou cestu až k vlastní realizaci, v tom spočívá to kouzlo. Takže klidně si najděte chlápka jako já, akademika, ale analyzujte, testujte a vyvíjejte nové technologie a přesně si určete, o kolik je lepší výkonnost. Můžete se spojit s lidmi z oboru jako jsou výrobci a osobně se s nimi pobavit, využít jejich znalosti výrobního procesu a jejich zákazníky a spojit jejich znalosti a naše znalosti strojírenství, abyste vyrobili něco většího, než by mohl kdokoliv z nás sám o sobě. A poté také můžete zapojit koncového uživatele v proces navrhování a to nejen tak, že se jej zeptáte co potřebuje, ale také se zeptáte jak si myslí, že by toho šlo dosáhnout.
Now what's powerful about this model is when you bring together all these stakeholders that represent each link in the chain from inception of an idea all the way to implementation in the field, that's where the magic happens. That's where you can take a guy like me, an academic, but analyze and test and create a new technology and quantitatively determine how much better the performance is. You can connect with stakeholders like the manufacturers and talk with them face-to-face and leverage their local knowledge of manufacturing practices and their clients and combine that knowledge with our engineering knowledge to create something greater than either of us could have done alone. And then you can also engage the end user in the design process, and not just ask him what he needs, but ask him how he thinks it can be achieved.
Tato fotka je z Indie z jednoho z našich posledních testů v terénu, kde 90 % lidí přešlo z používání svého normálního vozíku k našemu vozíku Leveraged Freedom Chair. a jedinečné na této fotce je, že je na ní Ashok, Ashok měl míšní lézi poté co spadl ze stromu, pracoval jako krejčí, ale protože byl po úraze, nebyl schopný se na svém vozíku dostat z vlastního domu do obchodu, který byl vzdálený přes jeden kilometr. Cesta byla příliš hrbolatá. A den poté co dostal vozík LFC, hupsnul na něj, ujel ten kilometr, otevřel svůj obchod a velmi brzy dostal zakázku na vyrobení školních uniforem a začal vydělávat peníze, aby zase zvládl uživit svou rodinu. Ashok: Taky jste mě povzbudili k práci. Den jsem odpočíval doma. A hned další den jsem jel do obchodu. A teď je všechno normální jako dřív. Amos Winter: Moc děkuji, že jsem mezi vás mohl dnes zavítat.
And this picture was taken in India in our last field trial, where we had a 90-percent adoption rate where people switched to using our Leveraged Freedom Chair over their normal wheelchair, and this picture specifically is of Ashok, and Ashok had a spinal injury when he fell out of a tree, and he had been working at a tailor, but once he was injured he wasn't able to transport himself from his house over a kilometer to his shop in his normal wheelchair. The road was too rough. But the day after he got an LFC, he hopped in it, rode that kilometer, opened up his shop and soon after landed a contract to make school uniforms and started making money, started providing for his family again. Ashok: You also encouraged me to work. I rested for a day at home. The next day I went to my shop. Now everything is back to normal. Amos Winter: And thank you very much for having me today.