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)
Viver com deficiência física não é fácil em nenhum lugar do mundo, mas, se você vive num país como os Estados Unidos, existem algumas facilidades disponíveis que facilitam a vida. Assim, se você estiver num prédio, você pode pegar um elevador. Se estiver atravessando a rua, existem calçadas adaptadas. E, se tiver de viajar uma distância maior, você pode fazê-lo por conta própria, usando veículos adaptados. E, caso você não possa comprar um desses, há a opção do transporte público acessível. No entanto, nos países em desenvolvimento, as coisas são bem diferentes. Existem 40 milhões de pessoas que precisam de cadeira de rodas, mas não têm, e a maioria dessas pessoas vivem em zonas rurais, onde as únicas ligações com a comunidade, com o emprego, com a educação são longas distâncias em estradas de terra, normalmente por sua própria conta. E os equipamentos normalmente disponíveis para essas pessoas não são feitos para aquele contexto, quebram facilmente, e são difíceis de serem consertados. Comecei a me interessar pelas cadeiras de rodas dos países em desenvolvimento em 2005, quando passei o verão avaliando o estado da tecnologia na Tanzânia, e conversei com cadeirantes, fabricantes de cadeiras de rodas, grupos de deficientes físicos, e o que ficou claro para mim foi que não existia um equipamento disponível que tivesse sido projetado para as áreas rurais, que pudesse se mover com rapidez e eficiência em muitos tipos de terreno. Assim, sendo um engenheiro mecânico, estudando no MIT e tendo muitos recursos disponíveis para mim, pensei em tentar fazer algo a respeito disso. Bem, quando você está pensando em tentar viajar longas distâncias em terreno acidentado, eu pensei imediatamente em uma mountain bike, e uma mountain bike é boa pra fazer isso porque ela tem uma caixa de marchas, e você pode mudar para uma marcha baixa quando tiver que subir um morro ou andar na lama ou na areia, e se consegue bastante força, mas uma velocidade baixa. E, se você quiser ir mais rápido, digamos no asfalto, você pode mudar para uma marcha alta, e você terá menos torque, mas uma velocidade maior. Então a evolução lógica aqui é simplesmente fazer uma cadeira de rodas com componentes de uma mountain bike, o que muitas pessoas fizeram. Mas esses são dois produtos disponíveis nos Estados Unidos, que seriam difíceis de transferir para os países em desenvolvimento, porque eles são muito, muito caros. E o contexto sobre o qual falo aqui é aquele em que é preciso ter um produto que custe menos de 200 dólares. E esse produto ideal também seria capaz de andar cerca de 5 km por dia, para que você possa chegar em seu trabalho, escola, e fazer isso em muitos tipos de terreno diferentes. Mas quando você chega em casa ou quer entrar no seu trabalho, tem de ser pequena e manobrável o suficiente para usar no interior. E, além disso, se quiser que ela dure um longo tempo em áreas rurais, ela tem de ser consertada usando ferramentas locais, materiais e conhecimento disponíveis nesses lugares. Assim, o verdadeiro ponto crucial do problema é: como fazer um sistema que seja um dispositivo simples, mas que proporcione uma grande vantagem mecânica? Como fazer uma mountain bike para os braços que não tenha o custo nem a complexidade de uma mountain bike? Assim, como é o caso com soluções simples, muitas vezes a resposta está bem na nossa cara, e para nós essa resposta era em forma de alavancas. Usamos alavancas o tempo todo, em ferramentas, em maçanetas, partes de bicicletas. E aquele momento de inspiração, aquele momento chave da invenção, aconteceu quando estava sentado na frente do meu bloco de desenhos, e comecei a pensar em alguém segurando uma alavanca, e se segurassem perto da ponta dela, eles poderiam conseguir uma alavanca efetivamente longa e produzir bastante torque quando eles empurram pra frente e pra trás, e efetivamente conseguem uma marcha baixa. E quando deslizam a mão para baixo na alavanca, eles conseguem empurrar com menor eficiência, mas conseguem um maior ângulo a cada empurrada, o que provoca uma velocidade rotacional maior, e proporciona uma marcha efetiva maior. Então, o que é empolgante sobre esse sistema é que ele é mecanicamente muito simples, e poderia ser construído com uma tecnologia que já está disponível aí há cem anos. Então, vendo isso na prática, esta é a Cadeira Alavancada Livre, que, depois de alguns anos de desenvolvimento, vai entrar em produção, e esta é uma cadeira de rodas para um usuário em tempo integral, ele é paralitico -- na Guatemala, e vocês podem ver que ele consegue atravessar terrenos bem acidentados. Mais uma vez, o segredo inovador dessa tecnologia é que, quando ele quer ir depressa, ele simplesmente agarra as alavancas perto dos pivôs e consegue um ângulo grande a cada torque, e quando o caminho fica mais difícil, ele simplesmente desliza as mãos para cima, cria mais torque, e meio que pressiona o assento, deslizando sem dificuldade em terrenos acidentados. Agora, o ponto principal, importante aqui, é que a pessoa é a máquina complexa nesse sistema. É a pessoa quem desliza as mãos para cima e para baixo, então o mecanismo pode ser muito simples e composto por partes de bicicleta que você consegue em qualquer parte do mundo. Porque essas peças de bicicleta são muito fáceis de encontrar, e são superbaratas. Elas são feitas aos montes na China e na Índia, e podemos encontrá-las em qualquer lugar do mundo, construir a cadeira em qualquer lugar e, mais importante, consertá-la mesmo num vilarejo pelo mecânico local de bicicletas, que tenha simples ferramentas, conhecimento e peças disponíveis. Bem, quando você quer usar essa cadeira em ambientes fechados, tudo que tem a fazer é puxar as alavancas para fora da engrenagem guardá-las, e ela converte numa cadeira de rodas normal que pode ser usada como qualquer outra cadeira de rodas e nós dimensionamos ela como uma cadeira de rodas normal, de forma que é estreita o suficiente para passar numa porta padrão, baixa o suficiente para caber debaixo de uma mesa, e é pequena e manobrável o bastante para entrar num banheiro e isso é importante para que o usuário possa chegar perto do vaso sanitário e seja capaz de passar para o assento do vaso do mesmo jeito que ele faria em uma cadeira de rodas normal. Bem, existem três pontos importantes que quero enfatizar nos quais acho que realmente "marquei um gol" neste projeto. O primeiro é que este produto funciona bem porque fomos efetivamente capazes de combinar uma rigorosa análise da engenharia com um design voltado para o usuário focado no social, no uso e nos fatores econômicos importantes para os usuários das cadeiras nos países em desenvolvimento. Assim, sou um universitário do MIT e sou um engenheiro mecânico, assim, posso fazer coisas como olhar para o tipo de terreno no qual se quer viajar e descobrir quanta resistência ele pode impor, olhar para as peças que temos disponíveis e misturá-las e combiná-las para descobrir que tipo de engrenagens podemos usar, e então olhar para a potência e a força que você pode tirar dos membros superiores do corpo para analisar quão rápido você será capaz de ir nesta cadeira quando você levantar e abaixar seus braços nas alavancas. Assim, parecendo um calouro entusiasmado, nossa equipe fez um protótipo, levamos para a Tanzânia, Quênia e Vietnã em 2008, e descobrimos que foi horrível, pois não conseguimos informações suficientes dos usuários. Daí, como o testamos com usuários de cadeiras de rodas, com fabricantes de cadeiras de rodas, conseguimos esse retorno deles, não apenas pegando seus problemas, mas também suas sugestões de soluções, e trabalhamos juntos para voltar para a prancheta e produzir um novo design, que levamos de volta para a África Oriental em 2009, que funcionou muito melhor que uma cadeira de rodas normal em terrenos acidentados, mas ainda assim não funcionou bem em ambientes fechados porque era muito grande, pesada e difícil de movimentar. Daí, novamente com o feedback daqueles usuários, fomos à prancheta, e voltamos com um design melhor, 9 quilos mais leve, tão estreita quando uma cadeira de rodas normal, testamos num campo de provas na Guatemala, e aquilo avançou o produto até o ponto onde estamos agora na nossa produção. Bem, sendo também cientistas engenheiros, fomos capazes de quantificar os benefícios da performance da LFC (nome da cadeira), então aqui estão algumas fotos do nosso teste na Guatemala onde testamos a LFC no terreno de uma vila, e testamos o rendimento biomecânico das pessoas, o consumo de oxigênio deles, a velocidade em que eles iam, quanta força eles faziam, tanto na cadeira de rodas normal quanto na LFC, e descobrimos que a LFC é cerca de 80% mais rápida nesse tipo de terreno que uma cadeira de rodas normal. É também cerca de 40% mais eficiente que uma cadeira de rodas padrão, e por causa da vantagem mecânica que se consegue com essas alavancas, pode-se obter 50% mais de torque e realmente abrir seu caminho em terrenos realmente acidentados. Agora, a segunda lição que aprendemos nisso foi que as limitações desse design realmente empurraram a inovação, porque tivemos que chegar a um preço baixo, porque tivemos de fazer um dispositivo que pudesse andar em muitos, muitos tipos de terreno, e ainda assim pudesse ser usados em ambientes fechados. e fosse simples o suficiente para ser consertado, terminamos com um produto fundamentalmente novo, um novo produto que é uma inovação em um espaço que realmente não mudou em cem anos. E todos essas vantagens são boas não apenas em países em desenvolvimento. Por que não em países como os Estados Unidos também? Então nos associamos com a Continuum, uma empresa local de design de produtos aqui em Boston para fazer a versão da ARTE FINAL, a versão para o mundo desenvolvido que nós provavelmente vamos vender primeiramente nos Estados Unidos e Europa, mas para compradores de alto poder aquisitivo. E a questão final que quero enfatizar é que penso que este projeto funcionou bem porque nós "amarramos" todas as partes interessadas que compraram este projeto e foram importantes para considerar trazer a tecnologia do nascimento de uma ideia através de inovação, validação, comercialização e propagação, e esse ciclo tem de começar e terminar com os usuários. Essas são as pessoas que definem as necessidades da tecnologia, e essas são as pessoas que dão a aprovação final, e dizem: "Beleza, ela realmente funciona. Atende às nossas necessidades." Assim, as pessoas como eu no espaço acadêmico podemos fazer coisas como inovar e analisar e testar, criar dados e fazer protótipos para testes, mas como vender esses protótipos? Assim, precisamos desses parceiros que podem trabalhar na comercialização, e começamos uma ONG para trazer nossa cadeira para o mercado -- Tecnologia de Pesquisa Global de Inovação -- e então nós também nos associamos com um grande fabricante na Índia, Indústria Pinnacle, que está equipada agora para fabricar 500 cadeira por mês e vai produzir o primeiro lote de 200 no mês que vem, que vai ser distribuído na Índia. E então, finalmente, para disponibilizar isso para as pessoas em grande quantidade, nos associamos com a maior organização de deficientes do mundo, Jaipur Foot. Agora, o que é maravilhoso sobre este modelo é quando juntamos todos as partes interessadas que representam cada elo da cadeia desde a origem de uma ideia e todo o processo até a implementação no campo, é onde a mágica acontece. É quando um cara como eu, um universitário, analisa e testa e cria uma nova tecnologia e quantativamente determina quão melhor a performance é. Pode-se conectar com as partes, como os fabricantes e conversar diretamente com eles e obter seu conhecimento de práticas produtivas e de seus clientes e combinar esse conhecimento com nosso conhecimento de engenharia para criar algo maior que nenhum de nós poderia ter feito sozinho. E assim, vocês podem também envolver o usuário final no processo de design, e não somente perguntar a ele o que ele precisa, mas perguntar a ele como ele acha que isso pode ser feito. E esta foto foi tirada na Índia no nosso último teste de campo, quando tivemos uma taxa de adesão de 90% onde as pessoas experimentaram usar nossa cadeira de alavancas livres em vez da cadeira de rodas normal deles, e esta foto especificamente é de Ashok, e Ashok teve uma lesão na coluna quando caiu de uma árvore, e ele trabalha como alfaiate, mas depois de ter tido a lesão ele não era mais capaz de se locomover por um quilometro de sua casa até esta loja em sua cadeira de rodas normal. A estrada era acidentada demais. Mas no dia seguinte que ele conseguiu a LFC, ele subiu nela, percorreu aquele quilômetro, abriu sua loja, e logo depois surgiu um contrato para fazer uniformes escolares, começou a ganhar dinheiro, e começou a sustentar sua família de novo. Ashok: Você também me encorajou a trabalhar. Eu descansei por um dia em casa. No dia seguinte, fui para minha loja. Agora, tudo voltou ao normal. Amos Winter: E muito obrigado por me convidar para vir aqui hoje.