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)
신체 장애를 가지고 살아가기는 쉽지 않습니다. 전세계 어디나 마찬가지죠. 하지만 미국같은 나라에서 산다면 좀 더 편히 살 수 있게 마련된 시설들이 있습니다. 건물에서는 엘리베이터를 탈 수 있고, 길을 건널 때는 경사로가 있습니다. 혼자 힘으로 갈 수 없는 먼 거리를 이동할 때는 이용 가능한 차량들이 있고, 그런 차량을 사용할 여유가 안 된다면 대중 교통을 이용할 수 있습니다. 하지만 개발도상국으로 가면 얘기가 달라집니다. 그곳에는 휠체어가 필요한 4천만명의 사람들이 있지만 아무도 갖고 있지 않습니다. 이러한 사람들의 대다수는 시골에 살고 있고, 사회, 직장, 교육을 위해 어쩔 수 없이 거친 지형의 먼 거리를 종종 혼자 힘으로 이동해야 합니다. 그리고 그들이 사용할 수 있는 장비들은 대게 이런 상황에 맞게 설계되지 않아, 쉽게 고장나고, 고치기도 힘듭니다. 저는 2005년 개발도상국에서 휠체어를 관찰하기 시작했습니다. 탄자니아에서 기술 현황을 파악하면서 그해 여름을 보냈습니다. 저는 휠체어 사용자, 제조사, 장애인들과 이야기를 나눴는데, 제게 크게 다가왔던 점은 지역에 맞게 설계되어서 여러 지형에서도 빠르게 효율적으로 이동할 수 있는 장치가 없었다는 것이었습니다. 그래서 제가 기계 공학도로서 MIT에 있고 많은 자원을 사용할 수 있다는 점을 이용해서 이 상황을 개선해보고 싶었습니다. 먼 거리를 이동해야 하고 그 길이 거칠다고 했을 때, 저는 바로 산악 자전거를 떠올렸습니다. 이런 상황에서 산악 자전거가 좋은 이유는 기어 장치가 있어서 언덕을 오르거나 진흙, 모래를 지나갈 때 낮은 기어로 변속하면 속도는 느리지만 큰 회전력을 얻습니다. 그리고 포장 도로와 같은 곳에서 빠르게 이동하고 싶을 땐 높은 기어로 변속하여 회전력은 낮지만 빠른 속도를 얻을 수 있습니다.. 그래서 여기서 논리적으로 나아가자면 그냥 산악 자전거 부품으로 휠체어를 만드는 것입니다. 많은 사람들이 그렇게 했죠. 하지만 미국에서 사용할 수 있는 이 두 제품을 개발 도상국으로 가져오기는 어렵습니다. 아주, 너무 많이 비싸기 때문입니다. 제가 얘기하고 싶은 내용은 200 달러가 안 되는 제품이 있어야 한다는 거죠. 이렇게 이상적인 제품은 하루에 5 km 쯤 갈 수 있어서 직장이나 학교에 갈 수 있고, 여러 가지 다른 형태의 지형에서도 그렇게 할 수 있어야 합니다. 하지만 집으로 가거나 직장에서 실내로 들어가야 할 때는 그럴 수 있을 만큼 작아야 하고 실내에서도 조작할 수 있어야 합니다. 더 나아가, 시골에서 긴 시간을 밖에서 사용한다면 이런 상황에서는 그 지역에 있는 도구, 재료, 지식으로 수리할 수 있어야 합니다. 그래서 문제의 핵심은 간단하지만 기계적으로 큰 이점이 있는 장치를 만드는 법입니다. 기존의 산악 자전거보다 싸고 복잡하지 않은 새로운 산악 자전거를 어떻게 만들 수 있을까요? 그래서 간단한 해법이 그렇듯이 때때로 대답은 바로 코 앞에 있는데 우리 경우에는 레버였습니다. 우리는 도구, 손잡이, 자전거 부품에서 늘 레버를 씁니다. 영감을 받아 발명을 하게 된 중요한 순간은 제가 설계를 하는데 쓰는 공책 앞에 앉았을 때였어요. 저는 누군가 레버를 잡고 있는 모습을 생각했고 레버의 끝을 잡으려면 충분히 긴 레버가 필요했습니다. 그리고 앞뒤로 레버를 밀 때 큰 회전력을 일으키기 위해 효과적으로 낮은 기어를 씁니다. 레버 아래로 손을 내리면 짧은 길이의 레버로도 충분히 밀 수 있고 한 번 밀 때마다 더 큰 각도로 밀어서 더 빠른 회전 속도를 주고 효과적으로는 높은 기어를 얻습니다. 이런 시스템이 놀라운 것은 기계적으로는 아주, 아주 단순하다는 겁니다. 수백년 동안 있었던 기술을 써서 이 장치를 만들 수 있습니다. 실제로 이걸 보시면, 이것은 지렛대 자유 의자로서 몇 년간의 개발 끝에 생산 단계로 들어갈 겁니다. 이 사람은 항상 휠체어를 쓰는 사람인데 마비가 되었고 과테말라에 있습니다. 보시다시피 그는 아주 거친 지형을 가로지를 수 있습니다. 다시 말하지만 이 기술의 주요 혁신은 그가 빨리 가고 싶을 때는 그냥 회전축 근처 레버를 잡고 밀 때마다 큰 각도로 가면 됩니다. 그리고 가는 길이 좀 험해지면 손을 레버 위로 올려서 더 큰 회전력을 만들면 됩니다. 일종의 벤치 프레스를 하면서 거친 지형에서 빠져나오는 거죠. 이제 여기서 크고 중요한 점은 이 시스템에서 복잡한 기계는 사람입니다. 손으로 레버를 위아래로 옮기는 사람이죠. 원리 자체는 아주 간단할 수 있습니다. 세계 어디서나 구할 수 있는 자전거 부품으로 만들었으니까요. 그 자전거 부품들은 어디서나 구할 수 있고 아주 쌉니다. 중국과 인도에서 수많은 사람들이 만든 부품들이죠. 세계 어디서든 구할 수 있습니다. 어디서나 휠체어를 만들 수 있지만 가장 중요한 것은 수리하는 일이죠. 그 지역에 있는 자전거 수리공이 지역에 있는 도구, 부품과 수리공의 지식만으로도 수리할 수 있어야 합니다. 이제 LFC(지렛대 자유 의자)를 실내에서 쓰고 싶다면 레버를 뽑아서 틀속에 끼워넣으면 보통 휠체어로 바뀝니다. 그래서 다른 일반 휠체어처럼 사용할 수 있습니다 우리는 일반 휠체어처럼 크기를 맞춰서 표준 출입구를 들어갈 정도로 폭이 좁고 식탁 아래로 들어갈 만큼 낮게 만들었습니다. 욕실에 들어가기 알맞을 만큼 작고 조정이 가능합니다. 이것은 중요한데 그래서 사용자가 화장실 변기에 가까이 갈 수 있습니다. 일반 휠체어로 하던 것처럼 자기 몸을 옮길 수 있습니다. 자, 제가 강조하고 싶은 세 가지가 있습니다. 이 프로젝트에서 진짜 요점이라고 생각하는데요. 첫 번째는 이 제품이 잘 작동한다는 것입니다. 우리는 효과적으로 다음과 같은 것들을 결합할 수 있었습니다. 엄격한 공학과 사용자를 중심으로 설계했고 개발도상국에 있는 휠체어 사용자들에게 중요한 사회적인 사용 가능성, 경제성에 초점을 맞췄습니다. 저는 MIT에 있는 학자이고 기계 공학도입니다. 저는 이동하고 싶은 지형의 형태를 보고 얼마나 많은 저항을 부과해야 하는지 알 수 있습니다. 우리가 가진 부품을 조합해서 어떤 기어를 쓸 수 있는지 알 수 있고 상체로 쓸 수 있는 힘과 일을 계산해서 손을 레버를 위아래로 움직여 이 의자로 얼마나 빨리 갈 수 있는지 분석할 수 있습니다. 그래서 풋내기 학생으로서, 신이 나서 우리 팀은 시제품을 만들었고, 2008 년에 탄자니아, 케냐, 베트남에 시제품을 가져갔는데 결과는 형편없었습니다. 사용자들한테 충분한 얘기를 듣지 않았기 때문이죠. 그래서 우리는 휠체어 사용자와 휠체어 제조업자들과 실험을 해서 그들한테서 조언을 들었습니다. 문제점을 정리했을 뿐만 아니라 해결책까지 정리했습니다. 그리고 설계 단계로 돌아가서 새로 설계를 했습니다. 2009년에 동아프리카로 새로운 설계를 가져왔습니다. 새제품은 거친 지형에서 일반 휠체어보다 훨씬 잘 작동했습니다. 하지만 실내에서는 작동이 잘 안되었는데 크기가 너무 크고 무거워서 움직이기 어려웠기 때문입니다. 사용자가 해준 조언을 가지고 다시 설계실로 들어가 9 kg 쯤 더 가볍고, 더 나은 설계를 했습니다. 그건 일반 휠체어만큼 좁고 과테말라에서 야외 실험을 했어요. 그 결과로 우리가 지금 갖고 있는 제품이 나왔고 생산에 들어갈 예정입니다. 이제 공학을 전공하는 과학자로서 지렛대 자유 의자의 성능을 수량화할 수 있습니다. 여기 과테말라에서 실험한 사진이 몇 장 있습니다. 거기서 우리는 마을 지형에서 지렛대 자유 의자를 실험했고 사람들의 생체역학 수치를 측정했습니다. 산소 소비량과 얼마나 빨리 갈 수 있는지, 그리고 얼마나 많은 힘을 낼 수 있는지 말입니다. 보통 휠체어와 지렛대 자유 의자를 둘 다 써서 이런 지형에서 지렛대 자유 의자가 보통 휠체어 보다 80% 더 빨리 간다는 것을 발견했습니다. 또 일반 휠체어보다 40% 정도 더 효율적이었어요. 레버에서 얻는 기계적인 이점 때문에 50% 더 높은 회전력을 낼 수 있습니다. 그래서 팔 힘만으로도 아주 힘든 지형을 헤쳐나갈 수 있습니다. 이제 우리가 배운 두번 째 교훈은 이 설계의 제약이 정말 혁신을 하도록 이끌었다는 것입니다. 아주 낮은 가격으로 맞춰야 했고 여러 가지 다른 형태의 지형에도 이동할 수 있고 실내에서도 쓸 수 있으면서 수리하기에도 간단한 장치를 만들어야 했기 때문에 우리는 근본적으로 새로운 제품을 만들었습니다. 백년 동안 정말 변하지 않았던 분야에서 혁신적으로 새로운 제품을 말이죠. 이런 장점들이 개발 도상국에만 좋은 것은 아닙니다. 미국 같은 나라도 좋겠죠? 그래서 우리는 컨티늄(Continuum), 여기 보스턴에 있는 제품 설계 회사와 손잡고 고급형, 선진국형을 만들기로 했습니다. 주로 미국과 유럽에서 팔겠지만 고소득자들에게 팔 겁니다. 마지막으로 강조하고 싶은 점은 저는 이 프로젝트가 잘 되었다고 생각하는데요. 이 프로젝트의 소비자들과 함께 일하며 생각을 처음 떠올린 때부터 혁신, 검증, 상용화 및 보급까지 기술을 이용했기 때문입니다. 그 주기는 처음부터 끝까지 사용자와 함께 해야 합니다. 기술이 필요한 조건들을 정의하는 것이 이 사람들이고 또 이들이 마지막에는 엄지 손가락을 올리며 이렇게 말하는 사람들이죠. "예, 실제로 작동합니다. 우리가 필요한 걸 합니다." 그래서 저처럼 학문적 분야에 있는 사람들은 혁신이나 분석, 실험을 해서 자료를 만들고 시제품을 만들 수 있지만, 그 시제품으로 어떻게 상용화까지 갈 수 있을까요? 그래서 우리는 상용화를 담당할 수 있는 컨티늄 처럼 빈틈을 메워주는 기업이 필요합니다. 우리들이 개발한 의자를 시장으로 내놓으려고 새로운 NGO를 시작했고 세계적 연구 혁신 기술 그리고 인도에 있는 큰 제조업자, '피너클 산업'과도 손을 잡았습니다. 한 달에 500개 의자를 만들 수 있는 장비를 갖췄고 다음 달에 200개 의자를 처음 만들어 인도로 배달할 겁니다. 마지막으로 이걸 더 많은 사람들에게 보내기 위해서 세계에서 가장 큰 장애인을 위한 단체인 자이푸르 발(Jaipur Foot)과 함께 일합니다. 이 모델이 강력한 이유는 이들 이해당사자들을 모두 모았을 때 이해당사자는 사슬에서 하나의 고리를 나타냅니다. 생각을 떠올리는 순간부터 현장에서 시행할 때까지 이해당사자들과 함께 하면 거기서 마법이 일어납니다. 거기서 저같은 학자를 데려와 분석하고 실험해서 새로운 기술을 만들고 성능이 얼마나 나은지 정량 분석을 할 수 있습니다. 제조업체와 같은 이해당사자와 연결해서 얼굴을 맞대고 얘기하면서 그들이 생산하면서 쌓은 지식과 고객들로부터 정보를 얻어서 그 지식과 우리가 가진 공학적 지식을 합쳐 각자가 할 수 있는 것보다 더 훌륭한 것을 만들어낼 수 있습니다. 그런 다음에 소비자를 설계 과정에 참여시켜서, 그 사람들이 필요한 게 무엇인지 물을 뿐만 아니라 어떻게 그걸 성취할 수 있는지 그들의 생각도 물어야 합니다. 이 사진은 마지막으로 야외 실험한 인도에서 찍었습니다. 거기서 90 %의 채택율을 보였습니다. 사람들이 보통 휠체어가 아닌 지렛대 자유 의자로 바꿨습니다. 이 사진은 특별히 아쇽을 찍었는데 아쇽은 나무에서 떨어졌을 때 척추를 다쳤습니다. 그는 양복점에서 일했지만 다친 뒤로는 집에서 1 km 떨어진 양복점으로 보통 휠체어로는 갈 수가 없었습니다. 도로가 너무 거칠었거든요. 하지만 지렛대 자유 의자를 얻은 다음 날 그것을 타고 그 거리를 달려가 가게를 열었고 그 뒤에 곧바로 학교 교복을 만드는 계약을 맺었습니다.. 돈을 벌 수 있게 되었고 가족들을 다시 부양할 수 있게 되었죠. 아쇽: 당신도 나한테 일하라고 용기를 줬습니다. 저는 집에서 하루 쉬었습니다. 다음 날 가게로 갔죠. 이제 모든 게 정상으로 돌아왔습니다. 아모스 윈터: 오늘 저를 이렇게 불러주셔서 정말 고맙습니다.