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. 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. 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. 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? 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. (Applause)
Ce n'est pas facile de vivre avec un handicap physique n'importe où dans le monde, mais si vous vivez dans un pays comme les Etats-Unis, il y a certains accessoires qui vous rendent la vie plus facile. Dans un immeuble, vous pouvez prendre un ascenseur. Pour traverser la rue, vous avez des trottoirs avec des abaissements. Et si vous devez aller plus loin que vous ne le pouvez tout seul, i l y a des véhicules accessibles. Si vous ne pouvez pas vous en payer un, il y a des transports publics accessibles. Mais dans le monde en développement, les choses sont très différentes. Il y a 40 millions de personnes qui ont besoin d'un fauteuil roulant et qui n'en ont pas. La majorité de ces personnes vivent dans les zones rurales où les seuls accès à la communauté, à l'emploi, à l'éducation exige de parcourir de longues distances en terrain accidenté, souvent par leurs propres moyens. Les appareils généralement disponibles pour ces personnes ne sont pas faits pour ce contexte, ils se détériorent rapidement et sont difficiles à réparer. J'ai commencé à observer les fauteuils roulants dans les pays en développement lorsque j'ai passé l'été 2005 à évaluer l'état de la technologie en Tanzanie. J'ai parlé aux utilisateurs et aux fabricants de fauteuils roulants et aux groupes handicapés. J'ai découvert qu'il n'y avait pas un appareil conçu pour les zones rurales pour se déplacer vite et efficacement sur de nombreux types de terrains. En tant qu'ingénieur en mécanique au MIT et disposant de beaucoup de ressources, je voulais essayer d'y faire quelque chose. Lorsqu'on parle de parcourir de longues distances en terrain accidenté, je pense immédiatement à un vélo tout-terrain, et un vélo tout-terrain est bien adapté à ça car il a un train d'engrenages, qui permet de passer à une vitesse inférieure pour monter une côte ou pour passer dans la boue ou le sable, avec beaucoup de couple et une faible vitesse. Si l'on veut aller plus vite, par exemple sur le trottoir, on passe à une vitesse supérieure. On a moins de couple, mais des vitesses plus élevées. Il s'agit donc de faire un fauteuil roulant avec des composantes de vélo tout-terrain, ce que beaucoup de gens ont fait. Voici deux produits disponibles aux États-Unis qu'il serait difficile de transférer dans les pays en développement car il sont bien trop chers. Dans le contexte dont je parle, on a besoin d'un produit qui coûte moins de 200 dollars. Ce produit idéal pourrait aussi parcourir cinq kilomètres par jour pour vous permettre de vous rendre au travail ou à l'école, sur de très nombreux types de terrains. Mais quand vous rentrez chez vous ou dans votre lieu de travail, il doit être suffisamment petit et maniable pour l'utilisation en intérieur. En outre, pour qu'il dure longtemps dans les zones rurales, on doit pouvoir le réparer en se servant des outils, des matériaux et des savoirs locaux dans ces contextes. Le fond du problème est donc comment faire un appareil simple mais qui offre un grand avantage mécanique ? Comment faire un vélo tout-terrain pour les bras, qui soit moins cher et moins complexe qu'un vélo tout-terrain ? Comme c'est le cas avec les solutions simples, la réponse est souvent juste sous votre nez. Pour nous c'était les leviers. On utilise des leviers tout le temps: les poignées de porte, pièces de vélo ou d'autre outils. Quand j'ai eu l'inspiration clé pour cette invention, j'étais assis devant mon ordinateur portable et je me suis mis à penser à quelqu'un qui saisissait un levier. En saisissant le levier près de son extrémité, le long bras de levier permet d’obtenir beaucoup de couple en poussant et en tirant et une basse vitesse. En saisissant le levier plus loin de l'extrémité, le bras de levier est plus court, mais l’angle de chaque coup est plus grand, ce qui augmente la vitesse de rotation. Ce qui est fascinant dans ce système, c'est qu'il s'agit d'une mécanique vraiment très simple, qu'on pourrait fabriquer à l'aide d'une technologie qui existe depuis des centaines d'années. Et donc, le voilà, le fauteuil Leveraged Freedom Chair que nous sommes en train de produire après quelques années de développement. Cet homme passe sa vie dan un fauteuil roulant -- Il vit au Guatemala et il est paralysé. Vous voyez qu'il est en mesure de traverser un terrain assez accidenté. Là encore, l'innovation essentielle de cette technologie est que pour aller plus vite, il n'a qu'à saisir les leviers près des pivots, ce qui augmente l’angle à chaque coup. lorsqu'il devient plus difficile d'avancer, il déplace ses mains plus haut sur les leviers, ce qui crée plus de couple, et il avance sur le terrain accidenté un peu à la manière dont on fait un développé couché, Ce qui compte ici, c'est que la personne est la machine complexe dans ce système. C'est la personne qui glisse ses mains de haut en bas sur les leviers. Ainsi, le mécanisme lui-même peut être très simple, composé de pièces de vélo disponibles partout dans le monde. Leur omniprésence les rend très bon marché. On en fabrique des tonnes en Chine et en Inde. On peut en produire partout dans le monde, on peut donc fabriquer les fauteuils n'importe où, et mieux encore, les réparer même dans un village reculé avec un réparateur de vélo local, qui a des outils, des connaissances et des pièces locaux.. Lorsqu'on veut utiliser le LFC à l'intérieur, il suffit de retirer les leviers de la transmission, de les ranger dans le cadre, et on a un fauteuil roulant normal, qu'on peut utiliser comme n'importe quel autre fauteuil roulant. Il a les mêmes dimensions que les fauteuils roulants ordinaires. Il est donc assez étroit pour passer par une porte standard, il est suffisamment bas pour se ranger sous une table, et il est assez petit et maniable pour tenir dans une salle de bains. L'utilisateur peut ainsi se rapprocher d'une toilette et être en mesure de passer du fauteuil à la toilette tout comme avec un fauteuil roulant ordinaire. Il y a trois points importants que je veux souligner et qui ont fait mouche dans le projet. Le premier est que ce produit fonctionne bien parce que nous avons réussi à combiner une analyse et une ingénierie rigoureuses avec une conception centrée sur l'utilisateur. ciblées sur les facteurs sociaux, économiques et d'utilisation qui sont importants pour les utilisateurs de fauteuils roulants dans les pays en développement. Je suis universitaire au MIT et ingénieur en mécanique, donc je peux analyser le type de terrain sur lequel vous voulez vous déplacer, et déduire le niveau de résistance qu'il entraîne. Je prends les pièces disponibles et je les combine pour comprendre quel type de d'engrenage on peut utiliser, puis je considère la force et la puissance que vous pouvez tirer de la partie supérieure de votre corps pour analyser la vitesse à laquelle vous pourriez aller dans ce fauteuil en glissant vos mains de haut en bas sur les leviers. Tout comme un étudiant inexpérimenté, enthousiaste, notre équipe a réalisé un prototype et l'a amené en Tanzanie, au Kenya et au Vietnam en 2008. Ça s'est avéré un désastre parce que nous n'avions pas obtenu assez d'information des utilisateurs. Après l'avoir testé avec les utilisateurs et les fabricants de fauteuils roulants et avoir obtenu leur feedback, nous avons été en mesure de fournir des solutions à leurs problèmes. Nous avons repris la conception pour faire un nouveau design, qu'on a ramené en Afrique en 2009. C'était bien mieux qu'un fauteuil roulant normal s ur un terrain accidenté, mais il ne fonctionne toujours pas bien à l'intérieur; il était trop grand et trop lourd pour se déplacer facilement. Nous avons revu la conception, créé un meilleur design, allégé de 20 kilos, étroit comme un fauteuil roulant normal et nous l'avons testé sur le terrain au Guatemala. On a fait progresser le produit qui est maintenant en cours de production. En tant que scientifiques d'ingénierie, nous avons pu quantifié les avantages de performance du LFC. Voilà quelques images de nos essais au Guatemala où nous avons testé le LFC sur un terrain rural. Nous avons testé les résultats biomécaniques des gens leur consommation d'oxygène, la vitesse à laquelle ils se déplacent, combien d'énergie ils consomment, à la fois dans leur fauteuil roulant habituel et dans le LFC. Nous avons trouvé que le LFC est environ 80 % plus rapide sur ces terrains qu'un fauteuil roulant classique. Il est aussi environ 40% plus efficace qu'un fauteuil roulant classique. Grâce à l'avantage mécanique des leviers, on obtient un couple supérieur de 50 % en traversant le terrain accidenté. La deuxième leçon que nous avons apprise est que les contraintes de cette conception poussent l'innovation. Il fallait un produit à bas prix qui fonctionne sur nombreux types de terrain tout en restant utilisable à l'intérieur et facile à réparer. Nous avons fini avec un produit tout à fait nouveau, une innovation dans un espace qui n'a pas vraiment changé depuis cent ans. Le monde en développement n'est pas le seul qui pourrait en bénéficier. Pourquoi pas aussi des pays comme les Etats-Unis ? Nous avons fait équipe avec Continuum, une firme de conception de produits, dont le siège est ici à Boston, pour faire la version haut de gamme, destinée aux pays développés. Nous allons vendre cette version principalement aux États-Unis et en Europe, mais à des acheteurs à revenus élevé. Le dernier point que je tiens à souligner, c'est que le projet a bien fonctionné parce que nous avons impliqué toutes les parties prenantes qui investissent dans le projet, en apportant la technologie depuis l'idée de départ en passant par l'innovation, la validation, la commercialisation et la diffusion. Ce cycle doit commencer et se terminer avec les utilisateurs finaux. Ce sont les gens qui définissent les exigences de la technologie et qui vont donner le feu vert à la fin, en disant : "Oui, cela fonctionne réellement. Ça répond à nos besoins. " Les gens comme moi, dans le monde universitaire, nous pouvons innover, analyser, tester, créer des données et des prototypes, mais comment passer du prototype à la commercialisation ? Nous avons donc besoin de nous en remettre à des gens comme Continuum pour la commercialisation. Ainsi nous avons créé une ONG pour mettre notre fauteuil sur le marché : Global Research Innovation Technology . Puis, nous avons fait équipe avec un grand fabricant en Inde, Pinnacle Industries, qui a les ressources nécessaires pour faire 500 fauteuils par mois Le premier lot de 200 fauteuils sortira le mois prochain et sera livré en Inde. Finalement, pour mettre le produit massivement à la disposition des personnes, nous avons fait équipe avec Jaipur Foot, la plus grande organisation de personnes handicapées du monde. La force de ce modèle est qu'il rassemble toutes ces parties prenantes qui représentent chacune un maillon de la chaîne allant de la naissance d'une idée jusqu'à la mise en œuvre sur le terrain, c'est là que la magie opère. C'est là qu'on prend un gars comme moi, un universitaire, pour analyser, tester et créer une nouvelle technologie, et pour déterminer quantitativement l'amélioration de la performance. Vous pouvez vous établir des liens avec les parties prenantes comme les fabricants, parler avec eux face à face et tirer parti de leurs connaissances locales des pratiques de fabrication et de leurs clients et combiner ces connaissances à nos connaissances en mécanique pour créer quelque chose de plus grand que ce que ni eux ni nous n'auraient pu faire seuls. Puis vous pouvez aussi impliquer l'utilisateur final. dans le processus de conception et pas seulement lui demander ce dont il a besoin, mais lui demander comment selon lui on peut y parvenir. Cette photo a été prise en Inde lors de notre dernier essai sur le terrain, où nous avons eu un taux d'adoption de 90 %, où les gens ont changé leur fauteuil roulant classique pour notre Leveraged Freedom Chair. Voici une photo d'Ashok, qui s'est cassé la colonne vertébrale en tombant d'un arbre. Il avait travaillé comme tailleur, mais après l'accident, il ne pouvait pas parcourir le kilomètre entre chez lui et son atelier dans son fauteuil roulant classique. La route était trop accidentée. Mais quand il a eu un LFC, dès le lendemain, il a sauté dedans, il a pu parcourir ce kilomètre et ouvrir son atelier. Peu après, il obtenait un contrat pour confectionner des uniformes scolaires, et a commencé à gagner de l'argent à nouveau pour faire vivre sa famille. Ashok : "Vous m'avez également encouragé à travailler. Je me suis reposé pendant une journée à la maison. Le lendemain je suis allé à mon atelier. Maintenant, tout est redevenu normal. Amos Winter :Merci beaucoup de m'avoir invité aujourd'hui.