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)
Vivere con una disabilità non è facile in nessuna parte del mondo, ma se vivete in un Paese come gli Stati Uniti, sono disponibili alcuni accessori che vi renderanno la vita più semplice. Se vi trovate in un edificio, potete prendere un'ascensore. Se dovete attraversare la strada, ci sono delle interruzioni nei marciapiedi. E se dovete fare tragitti più lunghi di quanto possiate fare da soli, ci sono veicoli accessibili, e se non potete permettervene uno, allora è disponibile il trasporto pubblico. Ma nei Paesi in via di sviluppo, le cose sono un po' diverse. Ci sono 40 milioni di persone che hanno bisogno di una sedia a rotelle ma non ce l'hanno, e la maggior parte di queste persone vive in aree rurali, dove gli unici collegamenti con la comunità, il lavoro, l'istruzione, sono possibili percorrendo lunghe distanze su un terreno accidentato spesso solo con le proprie forze. E i dispositivi a disposizione di queste persone di solito non sono fatti per quel contesto, si guastano in fretta, e sono difficili da riparare. Ho iniziato a interessarmi alle sedie a rotelle nei paesi in via di sviluppo nel 2005, quando trascorsi l'estate a valutare lo stato della tecnologia in Tanzania, e parlai con persone che usano le sedie a rotelle, con chi le costruisce, gruppi di persone con handicap, e quello che mi colpì fu che non era disponibile un dispositivo progettato per le aree rurali, che potesse muoversi velocemente e in modo efficiente su molti tipi di terreno. Essendo un ingegnere meccanico che lavora all'MIT e avendo a disposizione molte risorse, pensai di provare a fare qualcosa. Parlando di cercare di percorrere lunghe distanze su un terreno accidentato pensai immediatamente a una mountain bike, e una mountain bike è ottima in questo perché ha le marce, e si può usare una marcia bassa se si deve salire su una collina o attraversare fango o sabbia avendo più potenza ma meno velocità. Se si vuole andare più velocemente, ad esempio sull'asfalto, si può usare una marcia più alta, con meno potenza, ma più velocità. La logica evoluzione qui è costruire una sedia a rotelle con le componenti di una mountain bike, cosa che hanno fatto in molti. Ma questi sono due oggetti disponibili negli Stati Uniti difficili da trasferire nei Paesi in via di sviluppo a causa dei costi troppo elevati. Il contesto di cui parlo è un posto dove bisogna avere prodotti che costino meno di 200 dollari. E il prodotto ideale doveva anche poter percorrere circa cinque chilometri al giorno per andare al lavoro, a scuola, e doveva poterlo fare su moltissimi tipi diversi di terreno. Ma una volta a casa o quando si vuole entrare al lavoro, deve essere abbastanza piccolo e maneggevole per poter essere usato all'interno. E inoltre, se si vuole che duri a lungo in zone rurali, deve potersi riparare usando gli strumenti locali, i materiali e le conoscenze che ci sono in tali contesti. Dunque il punto cruciale del problema è, come si costruisce uno strumento semplice ma che ci dia grandi vantaggi meccanici? Come si costruisce una mountain bike per le braccia che non abbia i costi e la complessità di una mountain bike? Come con le soluzioni semplici, spesso la risposta è proprio davanti ai nostri occhi, e per noi erano le leve. Usiamo le leve in ogni momento, negli utensili, nelle maniglie, nelle componenti delle biciclette. Il momento dell'ispirazione, il momento chiave per l'invenzione, fu quando sedevo di fronte al mio blocco da disegno e iniziai a pensare a qualcuno che afferrava una leva, e se afferrava vicino all'estremità della leva, poteva avere in effetti una leva lunga e produrre molta potenza spingendo avanti e indietro e avere una marcia bassa. E spostando la mano verso il basso lungo la leva, potevano spingere con una leva effettivamente più corta, ma spingendo con un angolo maggiore ad ogni impulso, il che produce una velocità di rotazione maggiore, dandoci una marcia più alta. Quello che mi appassiona di questo sistema è che è semplicissimo a livello meccanico e lo si potrebbe creare usando della tecnologia che possediamo da centinaia di anni. Perciò vedendola nella pratica, questa è la Leveraged Freedom Chair [Sedia a Leva] che, dopo qualche anno di sviluppo, stiamo per mandare in produzione, e questo è un utilizzatore di sedia a rotelle a tempo pieno -- è paralizzato -- in Guatemala, e vedete che può attraversare dei terreni abbastanza accidentati. Ancora, l'innovazione più importante di questa tecnologia è che quando vuole andare veloce, deve solo afferrare la leva vicino al perno e usare un angolo maggiore ad ogni impulso, e quando l'andatura diventa più difficile, deve solo far scivolare la mano verso la parte alta della leva, creare più potenza, e farsi largo con la forza attraverso il terreno accidentato. Il punto focale qui è che in questo sistema la macchina complessa è la persona. Ѐ la persona che fa scivolare la mano sulla leva, perciò il meccanismo può essere molto semplice e composto da parti di biciclette che si possono trovare in ogni parte del mondo. Poiché tali parti di biciclette si trovano davvero dappertutto, sono supereconomiche. Vengono prodotte a miliardi in Cina e India, e possiamo procurarcele in ogni parte del mondo, costruire la sedia in ogni parte del mondo, e cosa più importante ripararla, anche in un villaggio con un riparatore di biciclette che usa strumenti locali, conoscenze e parti disponibili lì. Quando si vuole usare la LFC all'interno degli edifici, tutto quello che si deve fare è tirare fuori le leve dalla trasmissione, metterle nel telaio, e si trasforma in una normale sedia a rotelle che si usa proprio come qualunque altra normale sedia a rotelle, e le dimensioni sono quelle di una sedia a rotelle normale, perciò è abbastanza stretta da passare attraverso una porta standard, è abbastanza bassa da passare sotto un tavolo, ed è abbastanza piccola e maneggevole da stare in un bagno e questo è importante perché l'utente può sollevarsi vicino al water, e può muoversi proprio come farebbe con una sedia a rotelle normale. Ci sono tre punti importanti che voglio sottolineare che credo abbiano davvero colpito nel segno in questo progetto. Il primo è che questo prodotto funziona bene perché in effetti abbiamo potuto combinare una rigorosa scienza e analisi ingegneristica con un design focalizzato sull'utente, focalizzato su fattori sociali, legati all'utilizzo ed economici, importanti per chi usa sedie a rotelle nei paesi in via di sviluppo. Io sono un accademico all'MIT, e sono un ingegnere meccanico, perciò so fare cose come osservare il tipo di suolo su cui volete viaggiare, e capire quanta resistenza dovreste opporre, osservare le parti che abbiamo a disposizione e combinarle per capire che tipo di ingranaggio possiamo usare, e poi osservare la potenza e la forza che potete sprigionare dalla parte superiore del vostro corpo per analizzare quanto veloci potete andare con questa sedia mentre fate scivolare le braccia su e giù per la leva. In quanto studenti alle prime armi, emozionati, il nostro team ha prodotto un prototipo, portato il prototipo in Tanzania, Kenya e Vietnam nel 2008, e scoperto che era orribile perché non avevamo avuto abbastanza contributi dagli utenti. Dunque poiché lo abbiamo testato con persone che usano sedie a rotelle, con produttori di sedie a rotelle, abbiamo avuto tale riscontro, non solo articolando i loro problemi, ma articolando le loro soluzioni, e abbiamo lavorato insieme per fare un nuovo disegno e un nuovo progetto, che abbiamo riportato in Africa orientale nel 2009 che ha funzionato molto meglio di una sedia a rotelle normale sul terreno accidentato, ma che ancora non funzionava bene al chiuso perché era troppo grande, era pesante, difficile da muovere, dunque di nuovo con i commenti degli utenti, siamo tornati al tavolo da disegno, abbiamo fatto un progetto migliore, 9 chili più leggero, stretto quanto una sedia a rotelle normale, lo abbiamo testato in una prova di lavoro in Guatemala, e ciò ha fatto avanzare il prodotto al punto che adesso sta per andare in produzione. Essendo degli scienziati ingegneristici, abbiamo potuto quantificare i vantaggi delle prestazioni della Sedia a Leva, dunque ecco alcuni scatti delle nostre prove in Guatemala dove abbiamo testato la LFC in un villaggio, e abbiamo testato l'energia biomeccanica delle persone, il consumo di ossigeno, quanto vanno veloci, quanta potenza usano, sia con le sedie a rotelle normali che con la LFC, e abbiamo scoperto che la LFC è circa l'80 per cento più veloce su questi terreni di una sedia a rotelle normale. Ѐ anche più efficiente di circa il 40 per cento rispetto a una sedia a rotelle normale, grazie ai vantaggi meccanici ricevuti dalle leve, si può produrre una forza maggiore del 50 per cento e farsi largo attraverso terreni molto, molto accidentati. La seconda lezione che abbiamo imparato è che i limiti di questo progetto danno una spinta all'innovazione, perché dovevamo rientrare in un budget limitato, perché abbiamo dovuto costruire un dispositivo che potesse viaggiare su moltissimi tipi di terreno ma essere anche utilizzabile al chiuso, ed essere semplice da riparare, in sostanza abbiamo costruito un prodotto nuovo, un prodotto nuovo che è un'innovazione in uno spazio che non è cambiato molto in centinaia di anni. E tutti questi pregi non hanno valore solo nei Paesi in via di sviluppo. Perché non in paesi come gli Stati Uniti? Ci siamo associati con la Continuum, un'azienda locale di Boston per farne una versione di lusso, la versione per il mondo sviluppato, che probabilmente venderemo soprattutto negli Stati Uniti e in Europa, ad acquirenti con redditi più alti. E l'ultimo punto di cui voglio parlare è che credo che questo progetto abbia funzionato bene perché abbiamo coinvolto tutti gli interessati in questo progetto che sono importanti per portare la tecnologia dall'inizio di un'idea attraverso innovazione, verifiche, commercializzazione e diffusione, e il cerchio deve iniziare e terminare con gli utenti. Queste sono le persone che definiscono i requisiti della tecnologia, e queste sono le persone che devono dare l'approvazione alla fine, e dire, "Sì, funziona davvero. Va incontro ai nostri bisogni." Le persone come me del mondo accademico, possono innovare, analizzare e testare, creare dati e produrre prototipi a un livello base, ma come si fa a passare alla fase di commercializzazione? Abbiamo bisogno dell'appoggio di aziende come la Continuum che lavorino alla commercializzazione, e abbiamo dato creato una ONG per portare la nostra sedia sul mercato -- la Global Research Innovation Technology -- e poi ci siamo associati con un importante produttore indiano, Pinnacle Industries, che ci fa produrre 500 sedie al giorno e il primo lotto di 200 sarà disponibile il mese prossimo e sarà inviato in India. E infine, per avvicinarci alle persone in grande scala, ci siamo associati con la maggiore organizzazione per la disabilità del mondo, la Jaipur Foot. Ciò che è veramente coinvolgente del modello è il momento in cui riuniamo tutti gli interessati che rappresentano gli anelli della catena dal principio dell'idea fino alla realizzazione sul campo: è qui che avviene la magia. Ѐ qui che una persona come me, un accademico, analizza, testa e crea una nuova tecnologia e determina quantitativamente quanto le prestazioni siano migliori. Ci si può trovare in sintonia con gli interessati come i produttori e parlare con loro faccia a faccia e usare abilmente la loro conoscenza locale delle pratiche di fabbricazione e dei loro clienti e combinare tale conoscenza con la nostra conoscenza ingegneristica per creare qualcosa di più grande di quanto ognuno di noi avrebbe mai potuto fare da solo. E poi si può anche coinvolgere l'utente finale nel processo di progettazione, non solo chiedendogli di cosa ha bisogno, ma chiedendogli come crede che possa essere ottenuto. Questa foto è stata scattata in India durante la nostra ultima prova di lavoro, dove abbiamo avuto una percentuale del 90 per cento di persone che hanno cambiato la loro sedia a rotelle normale per la nostra Sedia a Leva, e questa foto nello specifico è di Ashok, che ha subito lesioni spinali quando è caduto da un albero, faceva il sarto, ma una volta ferito non riusciva ad andare da casa sua al suo negozio a più di un chilometro con la sua sedia a rotelle normale. La strada era troppo accidentata. Ma il giorno dopo che avere ricevuto la LFC, ci saltò su, percorse quel chilometro, aprì il negozio e poco dopo ottenne un contratto per la produzione di uniformi scolastiche e iniziò a guadagnare denaro e ricominciò a provvedere alla sua famiglia. Ashok: Mi hai anche incoraggiato a lavorare. Un giorno ero a casa a riposare. Il giorno dopo sono andato al mio negozio. Ora tutto è tornato alla normalità. Amos Winter: E grazie mille per avermi ospitato oggi.