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)
Não é fácil viver com uma deficiência física em nenhuma parte do mundo, mas vivendo num país, como os Estados Unidos haverá alguns dispositivos disponíveis que nos tornam a vida mais fácil. Se estivermos num edifício, podemos apanhar o elevador. Se estivermos a atravessar uma estrada, temos rampas nos passeios. E se tivermos de percorrer distâncias maiores do que as que conseguimos pelos nossos meios, há veículos acessíveis. e se não pudermos pagar um desses, há transportes públicos acessíveis. Mas nos países em desenvolvimento, as coisas são bem diferentes. Há 40 milhões de pessoas que precisam de uma cadeira de rodas mas não a têm, e a maioria dessas pessoas vive em áreas rurais, onde a única ligação à comunidade, ao emprego e à educação implica percorrer grandes distâncias, através de terrenos irregulares quase sempre usando a sua própria energia. Os dispositivos que estão normalmente disponíveis para estas pessoas, não foram feitos para esse contexto, partem-se com facilidade, e é difícil repará-los. Comecei a observar cadeiras de rodas em países em desenvolvimento, em 2005 quando passei o Verão a avaliar a tecnologia na Tanzânia, e falei com utilizadores de cadeiras de rodas, fabricantes, grupos de pessoas com deficiências, o que me chamou a atenção foi que não havia um dispositivo disponível, concebido para áreas rurais, que andasse com rapidez e eficiência em diversos tipos de terreno. Por isso, sendo engenheiro mecânico, tendo frequentado o MIT e com muitos recursos disponíveis pensei que podia tentar fazer alguma coisa. Quando se fala de tentar percorrer grandes distâncias em terrenos irregulares, penso imediatamente em bicicletas de montanha e uma bicicleta de montanha é boa para isso, porque tem um trem de engrenagem e podemos trocar para uma mudança de velocidade mais baixa, se tivermos de subir uma montanha ou circular por lama ou areia e conseguimos mais rotação, mas com menos velocidade. Se quisermos andar mais rápido, digamos, em pavimento, podemos trocar para uma mudança mais alta, e obtemos menos rotação, mas maior velocidade. Assim, a evolução lógica aqui é fabricar uma cadeira de rodas, com componentes de bicicleta de montanha, o que muitas pessoas já fizeram. Mas estes são dois produtos disponíveis nos Estados Unidos que será difícil transferir para países em desenvolvimento porque são muito, muito caros. O contexto de que estou a falar é o de termos de conseguir um produto de menos de 200 dólares. E este produto ideal, também teria de percorrer cerca de cinco quilómetros por dia, para se poder chegar ao trabalho, à escola, e fazê-lo em tipos de terreno muito, muito diferentes. Mas para quando se chega a casa, ou se está no trabalho precisa de ser suficientemente pequeno e manobrável para utilizar no interior. Além disso, se queremos que dure muito tempo, em áreas rurais. tem de ser reparável com ferramentas, materiais e conhecimentos locais, nesse contexto. O ponto crucial do problema é: como fabricar um sistema que é um dispositivo simples mas que nos dá uma grande vantagem mecânica? Como fazer uma bicicleta de montanha para os braços que não tenha o custo e a complexidade de uma bicicleta de montanha? Como é o caso das soluções simples, muitas vezes a resposta está em frente dos nossos olhos, neste caso, foram as alavancas. Estamos sempre a usar alavancas, nas ferramentas, maçanetas de porta, peças de bicicleta. O momento de inspiração, aquele momento-chave da invenção foi quando estava sentado com o meu bloco de desenho à frente e comecei a imaginar alguém a agarrar numa alavanca, e se essa pessoa pegasse junto à extremidade da alavanca, podia obter uma alavanca efectivamente comprida e produzir mais rotação à medida que empurrava para trás e para a frente e obter, efectivamente, uma mudança de velocidade mais baixa. E à medida que deslizasse a mão para baixo, na alavanca podia empurrar com um comprimento de alavanca mais pequeno mas com um maior ângulo em cada movimento que produz uma maior velocidade de rotação e uma mudança de maior velocidade. O que entusiama mais neste sistema é que, mecanicamente, é muito, muito simples e podemos fazê-lo usando tecnologia que já existe há centenas de anos. Vendo isto na prática, esta é a Cadeira da Liberdade de Alavanca que, após poucos anos de desenvolvimento, vamos começar a produzir e este é um utilizador de cadeira, a tempo inteiro — está paralisado — na Guatemala, e podem ver como ele consegue atravessar terreno muito irregular. Repito, a inovação-chave desta tecnologia é, que quando ele quer andar depressa segura as alavancas perto dos eixos e faz um grande ângulo em cada movimento, e, à medida que o caminho se torna mais duro, desliza as mãos para cima produz mais rotação e como que levanta o peso e abre caminho através do terreno irregular. Agora, a grande e importante questão aqui é que a pessoa é a máquina complexa neste sistema. É a pessoa que está a mover as mãos para cima e para baixo nas alavancas por isso, o mecanismo pode ser muito simples e composto de peças de bicicleta que se podem obter em qualquer parte do mundo. E como essas peças de bicicleta estão tão disponíveis, são super baratas. São feitas aos montes na China e na Índia, e podemos obtê-las em qualquer parte do mundo, fabricar a cadeira em qualquer parte e, mais importante, repará-la, mesmo numa vila com um mecânico de bicicletas local com ferramentas, conhecimentos e peças locais. Quando queremos utilizar estas cadeiras no interior só precisamos de tirar as alavancas da transmissão, guardá-las na armação e ela transforma-se numa cadeira de rodas normal que se pode usar como qualquer outra cadeira de rodas e nós fizemo-la do tamanho de uma cadeira de rodas normal por isso é suficientemente estreita para passar por uma porta normal, é suficientemente baixa para caber por baixo de uma mesa, e é suficientemente pequena e manobrável para caber numa casa de banho, e isto é importante para que o utilizador se consiga levantar junto da sanita e passar da cadeira para lá como faria numa cadeira de rodas normal. Há três aspectos importantes que gostaria de realçar e que penso que foram alcançados neste projecto. O primeiro é que este produto funciona bem porque conseguimos efectivamente combinar uma engenharia e uma análise rigorosas com um "design" centrado no utilizador, focado nos factores sociais, funcionais e económicos importantes para os utilizadores de cadeiras de roda nos países em desenvolvimento. Portanto, sou académico no MIT, sou engenheiro mecânico por isso posso fazer coisas como olhar para o tipo de terreno que se quer percorrer, calcular quanta resistência ele vai oferecer, ver que peças há disponíveis e jogar com elas para calcular que sistema de transmissão podemos utilizar e depois ver que potência e força podemos tirar da parte superior do corpo para analisar a velocidade que se pode conseguir com esta cadeira ao mover os braços para cima e para baixo nas alavancas. Tal como um estudante inexperiente, entusiasmado a nossa equipa fez um protótipo, levou esse protótipo para a Tanzânia, Quénia e Vietname, em 2008 e descobriu que era péssimo porque não tivemos informação suficiente dos utilizadores. Então, fizemos testes com utilizadores de cadeiras de rodas, com fabricantes de cadeiras de rodas, eles deram a sua opinião, não só expressando os seus problemas, mas também as suas soluções e trabalhámos juntos no sentido de voltar à mesa de trabalho e fazer um novo desenho que levámos para a África Oriental em 2009, que funcionou muito melhor do que uma cadeira de rodas normal em terreno irregular mas que ainda não funcionava no interior, porque era muito grande, era pesada, era difícil de movimentar, por isso, mais uma vez, com a opinião do utilizador, voltámos à mesa de desenho, conseguimos um projecto melhor, 9 quilos mais leve, tão estreito como uma cadeira normal, testámo-lo num campo de treinos na Guatemala e isso levou o produto ao ponto em que estamos agora, que é avançar para a produção. Sendo também engenheiros, conseguimos quantificar as vantagens no desempenho da Cadeira da Liberdade de Alavanca, por isso, aqui estão algumas fotos do nosso teste na Guatemala onde testámos a cadeira no terreno da aldeia e testámos o rendimento biomecânico das pessoas, o seu consumo de oxigénio, a velocidade que atingem, a força que estão a exercer, tanto nas cadeiras normais como usando a CLA, e descobrimos que a CLA é cerca de 80% mais rápida nestes terrenos do que uma cadeira de rodas normal. Também é cerca de 40% mais eficiente do que uma cadeira normal, e devido à vantagem mecânica que se obtém do uso das alavancas podemos produzir uma rotação 50% maior e abrir caminho através de terrenos muito, muito acidentados. A segunda lição que aprendemos, é que as limitações neste projecto impulsionaram a inovação, porque ao ter de atingir um preço tão baixo, porque ao ter de construir um dispositivo que pudesse percorrer diferentes tipos de terreno mas ainda assim ser utilizável no interior e ser suficientemente simples de reparar, acabámos com um produto totalmente novo, um produto novo que é uma inovação numa área que verdadeiramente não mudou em cem anos. Isto são tudo vantagens que não são boas apenas nos países em desenvolvimento. Porque não, também em países como os Estados Unidos? Assim, fizemos uma parceria com a Continuum, uma firma local de "design" de produtos, aqui em Boston, para fazer a versão avançada, a dos países desenvolvidos, que, provavelmente, venderemos principalmente nos Estados Unidos e na Europa, mas a compradores de maiores rendimentos. A última questão que quero salientar, é que eu penso que este projecto funcionou bem, porque envolvemos todos os intervenientes que apoiaram este projecto e foram importantes para ponderarmos trazer a tecnologia a partir do início de uma ideia através da inovação, validação, comercialização e divulgação, e esse ciclo tem de começar e acabar nos utilizadores finais. Estas são as pessoas que definem os requisitos da tecnologia e estas são as pessoas que têm de dar a aprovação final, e dizer: "Sim, funciona. Satisfaz as nossas necessidades." Portanto, pessoas como eu, académicas, podem fazer coisas como analisar e testar, criar dados e fazer protótipos de teste mas como é que se chega, desse protótipo de teste à comercialização? Por isso, precisamos de empresas como a Continuum, que podem tratar da comercialização e criámos uma ONG para introduzir a nossa cadeira no mercado – Global Research Innovation Technology – e também nos associámos a um grande fabricante na Índia, Pinnacle Industries, que está agora equipado para fazer 500 cadeiras por mês e irá fabricar o primeiro lote de 200, no próximo mês, que será entregue na Índia. E, finalmente, para as fazer chegar em grande escala, às pessoas, fizemos uma parceria com a maior organização mundial de pessoas com deficiência, Jaipur Foot. Agora, o que é poderoso neste modelo é quando juntamos todos estes intervenientes, que representam cada elo na cadeia, desde o começo de uma ideia até à implementação no terreno, que é onde a magia acontece. É quando podemos pegar num tipo como eu, um académico, mas analisar e testar e criar uma nova tecnologia e determinar quantitativamente as melhorias no desempenho. Podemos contactar com os intervenientes, como os fabricantes falar com eles cara a cara e usar o seu conhecimento local sobre os sistemas de fabrico e os seus clientes, combinar esse conhecimento com o nosso conhecimento de engenharia e criar algo maior do que o que qualquer um de nós podia fazer sozinho. E depois podemos também envolver o utilizador final no processo de concepção, e perguntar-lhes não apenas o que precisam, mas perguntar-lhes como é que pensam que isso pode ser conseguido. Esta fotografia foi tirada na Índia, no nosso último teste de campo, onde tivemos 90% de taxa de adesão, em que as pessoas mudaram para a nossa Cadeira da Liberdade de Alavanca, deixando a sua cadeira normal, e esta fotografia, especificamente, é de Ashok, e Ashok sofreu uma lesão na coluna, quando caiu de uma árvore. Trabalhava como alfaiate mas, desde então, não se consegue deslocar entre a sua casa e a sua loja, a um quilómetro de distância, na cadeira de rodas normal. A estrada é muito acidentada. Mas, no dia seguinte a ter recebido uma CLA, subiu para cima dela, percorreu esse quilómetro, abriu a sua loja e logo depois apareceu um contrato para fazer uniformes escolares, e começou a ganhar dinheiro, a sustentar a sua família novamente. Ashok: "Vocês também me encorajaram a trabalhar. "Fiquei um dia em casa. "No dia seguinte fui para a minha loja. "Agora tudo voltou ao normal." Amos Winter: "E agradeço-vos muito por me terem recebido aqui hoje."