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)
לחיות עם נכות פיסית זה דבר לא קל בכל מקום בעולם, אבל אם אתם חיים במדינה כמו ארה"ב, ישנם אביזרים מסוימים שעומדים לרשותכם כדי להקל על החיים שלכם. כך, שאם נמצאים בבנין, אפשר להשתמש במעלית. אם חוצים את הכביש, יש מעברי חצייה, ואם צריך להמשיך עוד הלאה יותר מכפי שאתה יכול לעשות זאת בעצמך, ישנם כלי רכב נגישים. ומי שידו אינה משגת לשלם עבור אלה יש תחבורה ציבורית נגישה. אבל בארצות המתפתחות, דברים הם שונים לגמרי. 40 מיליון בני אדם נזקקים לכסאות גלגלים, ואין להם אותם. ורוב בני אדם אלה חיים באזורים כפריים, שהקשר היחידי לקהילה, לתעסוקה, לחינוך הוא בנסיעות למרחקים ארוכים בדרכים קשות שהן לעיתים קרובות בכוחם העצמי. והמתקנים שזמינים להם בדרך כלל אינם עשויים למטרה זו, נשברים מהר וקשה לתקן אותם. התחלתי לחקור את נושא כסאות הגלגלים בארצות מתפתחות ב-2005, כאשר במשך הקיץ עסקתי בהערכת הטכנולוגיה בטנזניה וביקרתי משתמשים בכסאות גלגלים, יצרנים שלהם, וארגוני נכים, ומה שהתבלט בפני הוא שלא היה מתקן זמין שתוכנן עבור אזורים כפריים, שיוכל לנוע מהר וביעילות בדרכים בעלי פני שטח שונים. ומאחר ואני מהנדס מכונות, מ- MIT, היו לי מספר רב של משאבים זמינים , חשבתי שאנסה לעשות משהו בקשר לזה. עכשיו כאשר מדברים על נסיון לנסוע מרחקים ארוכים בשטחים קשים, חשבתי מיד על אופני הרים, אופני הרים עושים זאת טוב משום שיש להם מערכת הילוכים, וניתן להעביר להילוך נמוך אם צריך לטפס על גבעה או לעבור בבוץ או בחול ומקבלים הרבה מומנט כוח אך מהירות נמוכה. ואם רוצים להגביר מהירות, למשל על מדרכה, אפשר להעביר להילוך גבוה, ותקבל פחות מומנט כוח, אבל מהירויות גבוהות יותר. אז הפיתוח הלוגי כאן הוא פשוט ליצר כיסא גלגלים עם רכיבים של אופני הרים, שאנשים רבים עשו. אבל את שני המוצרים האלה שזמינים בארצות הברית יהיה קשה להעביר למדינות מתפתחות משום שהם הרבה, הרבה יותר מדי יקרים. וההקשר שאני מדבר עליו הוא שצריך מוצר שעולה פחות מ 200 דולר. ומוצר אידיאלי זה גם יוכל לנוע כחמישה קילומטרים ביום כך שניתן יהיה להגיע לעבודה, להגיע לבית הספר, ולעשות זאת על פני שטחים רבים ושונים. אך כאשר מגיעים הביתה או רוצים להיכנס למקום העבודה , הוא צריך להיות מספיק קטן ובעל יכולת תמרון מספקת לשימוש בפנים המבנה.. יתר על כן, אם רוצים שהוא ישרוד לאורך זמן באזורים כפריים, עליו להיות ניתן לתיקון, באמצעות כלים מקומיים, חומרים וידע הדרושים לכך.. אז באמת עיקר הבעיה כאן היא, כיצד לייצר מערכת שהיא כלי פשוט אבל בעל יתרון מכני גדול? כיצד מיצרים אופני הרים לזרועות ללא העלות והמורכבות של אופני הרים? אז כמו במקרה של פתרונות פשוטים, בדרך כלל התשובה מצויה ממש לנגד עיניך, ובשבילנו אלה היו מוטות הפעלה. אנו משתמשים בממוטות הפעלה כל הזמן, בכלים, בידיות- דלת, בחלקי אופניים. ורגע זה של השראה, רגע המצאה זה, ארע כאשר ישבתי מול מחברת העיצוב שלי והתחלתי לחשוב על מישהו שתופס מוט הפעלה, ואם תופסים אותו קרוב לסופו ניתן לקבל ביעילות מוט הפעלה ארוך ולייצר הרבה מומנט כוח כשדוחפים אותו הלוך ושוב, ולהעביר ביעילות להילוך נמוך. וכשהם מחליקים את היד שלהם כלפי חלקו התחתון של המוט, הם יכולים לדחוף עם אורך מוט יעיל וקטן יותר, אבל לדחוף דרך זווית גדולה יותר בכל מהלך, דבר שמאיץ את מהירות הסיבוב עוד יותר, ונותן הילוך גבוה יעיל. אז מה שמרגש במערכת זו הוא שהיא באמת, באמת פשוטה מכנית, וניתן לעשות זאת באמצעות טכנולוגיה שמוכרת כבר מאות שנים. כך שבפועל , זהו "כיסא חופש ממונף" (LFC), שלאחר כמה שנות פיתוח, אנחנו עומדים כעת לייצר, וזהו משתמש בכסא גלגלים במשרה מלאה- הוא משותק – מגואטמלה ואתם רואים שהוא מסוגל לעבור בשטחים די קשים. שוב, חדשנות מפתח של טכנולוגיה זו היא שכאשר הוא רוצה לנוע יותר מהר, הוא פשוט תופס את המוטות ליד הצירים, ועובר דרך זווית גדולה בכל הנעה, וכשהדרך נעשית קשה יותר, הוא פשוט מחליק את ידיו למעלה במוטות, יוצר יותר מומנט-כוח, מעין סוג של הרמת משקולות כדי להיחלץ מצרה בשטח קשה. עכשיו הנקודה הגדולה והחשובה כאן היא שהאדם הוא המכונה המורכבת במערכת זו. זה האדם שמחליק את ידיו למעלה ולמטה במוטות ההפעלה, כך שהמנגנון עצמו יכול להיות מאוד פשוט ומורכב מחלקי אופניים שניתן להשיג בכל מקום בעולם. כי חלקי אופניים אלה שזמינים מאד בכל מקום, הם מאד זולים. הם מיוצרים בכמויות אדירות בסין ובהודו, ואנו יכולים ללהשיג אותם בכל מקום בעולם, לייצר את הכיסא בכל מקום, והכי חשוב לתקן אותו, אפילו בכפר בעזרת מתקן אופניים מקומי שיש לו כלים מקומיים, ידע וחלקי חילוף זמינים. כעת, אם רוצים להשתמש ב- LFC בפנים, כל מה שיש לעשות הוא למשוך את המוטות מתוך ההילוכים, למקם אותם בתוך המסגרת, וזה הופך אותו לכיסא גלגלים רגיל שניתן להשתמש בו בדיוק כמו בכסא גלגלים רגיל. ואנו בחרנו לבנות אותו בגודל זהה לכיסא גלגלים רגיל, כך שיהיה מספיק צר כדי להיכנס מבעד לדלת רגילה, הוא נמוך מספיק כדי להתאים תחת שולחן, והוא קטן ובעל יכולת תמרון מספקת כדי להתאים לחדר שרותים וזה חשוב כדי שהמשתמש יוכל להגיע קרוב לאסלה, ויוכל לצאת ממנה בדיוק כמו מכיסא גלגלים רגיל. יש שלוש נקודות חשובות שאני רוצה להדגיש שאני חושב שבאמת פגעו במטרה בפרוייקט זה. הראשונה היא שמוצר זה פועל היטב כי הצלחנו לשלב ביעילות מדע הנדסי מוקפד וניתוח של עיצוב שמתרכז במשתמש שממוקד על השימוש ועל הגורמים החברתיים, והכלכליים שחשובים למשתמשים בכיסא גלגלים במדינות מתפתחות. אז אני איש אקדמיה מ- MIT, ואני מהנדס מכונות, כך שאני יכול לעשות דברים כמו להסתכל על סוג השטח שבו רוצים לנוע, להבין כמה התנגדות צריך לאכוף, להסתכל על החלקים הזמינים, ולמזג ולהתאים אותם כדי להעריך באיזה סוג של מערכות הילוכים אנו יכולים להשתמש, ולהסתכל בכוח ובהספק שהמשתמש יוכל להוציא מפלג גופו העליון כדי לנתח כמה מהר הוא יוכל לנוע בכיסא זה כשמניעים את הזרועות מעלה ומטה לאורך מוטות ההפעלה. אז כדרכו של סטודנט חסר נסיון, נרגש, הצוות שלנו בנה אב טיפוס, הביא אב-טיפוס זה לטנזניה, קניה, ווייטנאם בשנת 2008, ומצאתי שזה נורא כי לא קיבלנו מספיק קלט ממשתמשים. אז מכיוון שניסינו זאת עם משתמשי כסאות גלגלים, עם יצרני כסאות גלגלים, קיבלנו את המשוב מהם, שלא רק דיברו על הבעיות שלהם, אלא אף הציעו פתרונות משלהם, ועבדנו יחד כדי לשוב חזרה ללוח השרטוט ולעצב דגם חדש, שהבאנו חזרה למזרח אפריקה ב 2009 ושעבד הרבה יותר טוב בשטחים קשים מאשר כיסא גלגלים רגיל, אבל זה עדיין לא עבד היטב בתוך הבית כי זה היה גדול מדי, זה היה כבד, היה קשה להתנועע אתו. אז שוב עם משוב ממשתמש זה, חזרנו לשולחן השרטוט וקיבלנו עיצוב טוב יותר, קל יותר ב-20 קילו, צר כמו כיסא גלגלים רגיל, ניסינו אותו במבחן שדה בגואטמלה וזה קידם את המוצר לנקודה שבה אנו מצויים עכשיו וזה הולך לשלב של ייצור. כעת, מאחר ואנו מדעני הנדסה, היינו מסוגלים לכמת את יתרונות הביצועים של "כיסא החופש הממונף", אז הנה כמהצילומים של הניסוי שלנו בגואטמלה כאשר בדקנו את ה-LFC בשטח הכפר, ומדדנו את התפוקות הביומכניות של אנשים שנבדקו, את צריכת החמצן שלהם, כמה מהר הם הולכים, כמה כוח הם מוציאים, הן בכסאות הגלגלים הרגילים והן בשימוש ב-LFC, וכן מצאנו שה-LFC הוא כ-80% מהיר יותר בנסיעה על פני שטחים אלה מאשר כיסא גלגלים רגיל. הוא גם יעיל בכ- 40 אחוזים מאשר כיסא גלגלים רגיל, ובשל היתרון המכני שמקבלים ממוטות ההפעלה, ניתן לייצר מומנט כוח גבוה יותר ב- 50 אחוז ובאמת לפלס דרך בכוח השרירים בשטחי קרקע קשים באמת. השיעור השני שלמדנו מזה הוא שהאילוצים על העיצוב באמת דוחפים לחדשנות, כי היינו צריכים להגיע למחיר מטרה כה נמוך, שהיינו צריכים ליצור התקן שיוכל לנסוע בסוגים רבים מאד של שטח אבל עדיין להיות שמישים בתוך הבית, להיות פשוטים מספיק כדי שניתן יהיה לתקנם. יש בידנו לבסוף מוצר חדש מיסודו, מוצר חדש שהוא חידוש בתחום שבאמת לא השתנה כבר מאה שנים. ויתרונות אלה טובים לא רק בעולם המתפתח. מדוע לא גם במדינות כמו ארה"ב? כך שהתחברנו עם "קונטיניום", חברת עיצוב מוצר מקומית כאן בבוסטון כדי לייצר את הגירסה היוקרתית, גירסת העולם המפותח, שאנחנו כנראה נמכור בעיקר בארה"ב ובאירופה, אבל לקונים בעלי הכנסה גבוהה יותר. והנקודה הסופית שאני רוצה לציין היא שאני חושב שפרוייקט זה עבד טוב, כי אנו הכנסנו לפרוייקט זה את כל בעלי העניין שמעוניינים בפרוייקט , ושהם חשובים להנעת הטכנולוגיה משלב של רעיון התחלתי באמצעות חדשנות, הכשר , מסחור והפצה, ומחזור זה צריך להתחיל ולהסתיים עם משתמשי קצה. אלה הם האנשים שמגדירים את דרישות הטכנולוגיה, ואלה הם האנשים שצריכים להביע את שביעות רצונם ולאשר את המוצר בסופו של התהליך, ולאמר, "כן, הוא באמת עובד. הוא עונה לצרכים שלנו." אז אנשים כמוני במרחב האקדמי, יכולים לעשות דברים כמו לחדש, לנתח ולבדוק, ליצור מידע ולבצע אב-טיפוס ברמת ביצוע תעשייתי, אבל איך מביאים את אותו אב טיפוס הלאה לרמת מסחור? אז לשם כך אנו נזקקים למשלימי-פער כמו "קונטיניום" שיכולים לעבוד על המסחור, ויסדנו עמותות לא- ממשלתיות כדי להכניס את הכסא שלנו לשוק-- "גלובל ריסרץ' אינוביישן טכנולוגי"(מחקר גלובלי של טכנולוגיה חדשנית") --. ולאחר מכן התחברנו גם עם יצרנית גדולה בהודו, "פינאקל אינדוסטריז",, שהם מסוגלים כעת לייצר 500 כסאות בחודש ויצאו עם סדרה ראשונה של 200 בחודש הבא, שתימסר בהודו. ולבסוף, להעביר אותם לאנשים עפ"י מיקומם בדירוג, התחברנו עם ארגון הנכים הגדול ביותר בעולם, " ג'איפור פוט". עוצמתו של הדגם הזה נובעת מזה שכאשר מביאים את כל בעלי עניין אלה יחד שמייצגים כל חוליה בשרשרת משלב הרעיון כל הדרך עד ליישום בשטח, זהו האופן שבו הקסם קורה. זהו המקום שבוו בחור כמוני, איש אקדמיה, שמנתח ובודק יאפשרויות ליצור טכנולוגיה חדשה ולקבוע מערכתית עד כמה הביצועים הם טובים יותר . ניתן להתחבר לבעלי עניין כמו היצרנים לדבר איתם פנים אל פנים ולמנף ידע מקומי של שיטות ייצור שלהם ולקוחותיהם ולשלב ידע זה עם הידע ההנדסי שלנו כדי ליצור משהו גדול יותר מאשר כל אחד מאיתנו יכול לעשות בנפרד. ולאחר מכן אפשר גם להביא למעורבות של משתמש הקצה בתהליך העיצוב, ולא רק לשאול אותו מה הוא צריך, אבל לשאול אותו כיצד הוא חושב שניתן להשיג זאת. ותמונה זו צולמה בהודו בניסוי השדה האחרון שלנו, שבו היה לנו קצב אימוץ של 90 אחוזים כאשר אנשים עברו להשתמש ב-"כסא החופש הממונף" שלנו במקום כסא הגלגלים הרגיל שלהם, וצילום זה הוא בעיקר של אשוק, ואשוק סבל מפגיעה בעמוד השדרה בעקבות נפילה מעץ, והוא עבד כחייט, אבל לאחר הפציעה הוא לא היה מסוגל להעביר את עצמו מביתו לחנותו שנמצאת במרחק של יותר מקילומטר מביתו, בעזרת כסא הגלגלים הרגיל שלו. הדרך היה קשה מדי. אבל יום לאחר שקיבל את ה-LFC, הוא קפץ לתוכו ונסע את הקילומטר הזה, פתח את החנות שלו וזמן קצר לאחר מכן זכה בחוזה לייצר תלבושת אחידה לבית ספר והתחיל להרוויח כסף, התחיל שוב לפרנס את משפחתו. אשוק: אתה גם עודדת אותי לעבוד. נחתי בבית יום. אחד, למחרת הלכתי לחנות שלי. ועכשיו הכל חזר להיות רגיל. עמוס ווינטר:, ותודה רבה שאפשרתם לי להיות כאן היום.