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)
Chung sống với tàn tật là điều không dễ dàng tại bất cứ nơi đâu trên thế giới, nhưng nếu bạn sống ở một đất nước như nước Mỹ, sẽ có những phụ tùng có sẵn để giúp cuộc sống bạn trở nên dễ dàng hơn Nếu bạn ở trong một tòa nhà, bạn có thể dùng thang máy Nếu bạn muốn sang đường, bạn có phần vỉa hè được cắt tỉa riêng. và nếu bạn cần phải di chuyển qua quãng đường xa hơn mà bạn không thể tự dùng sức mình, thì cũng có các phương tiện di chuyển và nếu bạn không đủ tiền để sở hữu một chiếc bạn vẫn có thể dùng phương tiện giao thông công cộng Nhưng ở các nước đang phát triển, mọi chuyện không được như vậy Khoảng 40 triệu người cần xe lăn nhưng không thể có được một cái, và phần đông số người này sống ở nông thôn nơi mà liên kết duy nhất với cộng đồng, với việc làm, với trường lớp chỉ có thể đạt được bằng cách đi qua quãng đường dài trên đất đá cằn cỗi thường thì bằng sức của chính mình Và những thiết bị dành cho họ không được thiết kế để cho hoàn cảnh đó, chúng nhanh hư và rất khó để sửa chữa Tôi bắt đầu tìm hiểu về xe lăn ở các nước đang phát triển vào năm 2005 khi đó tôi dành cả mùa hè để đánh giá hiện trạng công nghệ ở Tanzania và tôi đã nói chuyện với những người dùng xe lăn, những nhà sản xuất, các nhóm khuyết tật và điều đáng chú ý với tôi đó là vẫn chưa có một thiết bị nào được thiết kế dành riêng cho vùng nông thôn mà có thể di chuyển nhanh và hiệu quả trên nhiều loại địa hình khác nhau. Thế nên với tư cách là một kỹ sư cơ khí ở đại học MIT với rất nhiều thứ sẵn có xung quanh mình tôi nghĩ tôi sẽ làm điều gì đó cho chuyện này Bây giờ, khi nói đến việc cố gắng di chuyển đường dài trên địa hình gồ ghề tôi lập tức nghĩ đến chiếc xe đạp địa hinh một chiếc xe đạp leo núi phù hợp với việc này vì nó có nhiều líp và bạn có thể điều chỉnh xuống một nấc nếu phải leo đồi hoặc băng qua bùn hay cát và bạn có nhiều mô-men xoắn nhưng với vận tốc chậm Và nếu bạn muốn đi nhanh hơn, trên vỉa hè chẳng hạn, bạn có thể tăng líp và bạn sẽ có ít mô-men xoắn, nhưng tốc độ nhanh hơn Sự phát triển hợp lí ở đây là tạo ra một cái xe lăn với các bộ phận của chiếc xe đạp leo núi Điều mà nhiều người đã làm qua Nhưng đây là hai sản phẩm có mặt ở Mỹ sẽ rất khó để chuyển sang các nước đang phát triển nhưng mà chúng rất, rất đắt. Hoàn cảnh mà tôi đang nói đến ở đây là một nơi mà bạn cần một sản phảm chỉ dưới 200 đôla và sản phẩm lý tưởng này phải có thể đi nhiều hơn năm cây số trong một ngày để bạn có thể đi làm, đi học, và có thể di chuyển trên rất nhiều địa hình khác nhau. Nhưng khi về nhà hoặc vào trong chỗ làm việc nó phải đủ nhỏ và linh hoạt để di chuyển bên trong Hơn thế nữa, nếu bạn muốn nó tồn tại lâu ở khu vực nông thôn nó phải dễ sửa chữa bằng các dụng cụ, vật liệu và tri thức địa phương trong hoàn cảnh đó. Vậy mấu chốt thực sự của vấn đề ở đây là làm cách nào để chế tạo ra một thiết bị đơn giản nhưng lại có lợi thế cơ học cực kì lớn? Làm sao để tạo ra một chiếc xe đạp địa hình cho đôi tay mà không có sự phức tạp và chi phí đắt đỏ của một chiếc xe đạp địa hình Như là một trường hợp với các giải pháp đơn giản, nhiều khi câu trả lời nằm ngay trước mặt bạn, và đối với chúng tôi là đòn bẩy Chúng ta lúc nào cũng dùng đòn bẩy, trong dụng cụ, trong tay nắm cửa và các bộ phận xe đạp Và thời điểm cảm hứng, thời điểm phát minh quan trọng ấy, là lúc tôi đang ngồi trước quyển tập thiết kế của mình và bắt đầu nghĩ về một ai đó nắm lấy cái đòn bẩy Nếu nắm gần phía cuối, thì ta có một đòn bẩy dài và hiệu quả để sản xuất ra một lực khi ta đẩy tới và lui và tương đương với líp thấp. Nếu thả tay xuống phía dưới đòn bẩy ta có thể đẩy với một chiều dài ngắn hơn nhưng ở góc độ lớn hơn cho mỗi lần đẩy làm cho tốc độ quay nhanh hơn, và cho ta một mức líp cao hơn. Điều thú vị về hệ thống này là nó cực kì đơn giản về mặt cơ khí và bạn có thể tạo ra nó chỉ với công nghệ vốn đã có mặt từ hàng trăm năm nay Nhìn thấy điều này trong thực tế Đây là chiếc ghế đòn bẩy tự do sau vài năm phát triển hiện giờ chúng tôi đang cho sản xuất đây là một người lúc nào cũng dùng xe lăn Anh ta bị liệt, ở Guatemala và bạn thấy rằng anh ấy có thể di chuyển qua địa hình khá gồ ghề Một lần nữa, cải tiến quan trọng của công nghệ này là khi anh ta muốn đi nhanh anh ta chỉ cần nắm cần gạt gần trục và xoay một góc lớn hơn cho mỗi lần đẩy và khi đi lại khó khăn hơn, anh ta chỉ cần di chuyển tay lên phía trên cần gạt, tạo ra nhiều mô-men xoắn hơn, và hơi đẩy nó theo cách của mình để thoát ra khỏi khó khăn trên địa hình gồ ghề Một điểm quan trọng ở đây là con người là cỗ máy phức tạp trong hệ thống này Con người di chuyển tay lên và xuống đòn bẩy thế nên cơ chế này bản thân nó rất đơn giản và các bộ phận xe đạp bạn có tìm ở bất cứ đâu trên thế giới Bởi vì các bộ phận đó của xe đạp có sẵn ở khắp nơi nên chúng siêu rẻ Chúng được làm ra hàng đống ở Trung quốc và Ấn Độ và chúng ta có thể tìm chúng ở bất kì đâu trên thế giới tạo ra cái ghế ở bất cứ nơi nào, và quan trọng hơn hết là sửa nó ngay cả trong một ngôi làng với một thợ sửa xe đạp địa phương với các dụng cụ, tri thức địa phương và các bộ phận có sẵn Bây giờ, nếu bạn muốn dùng chiếc ghế trong nhà tất cả những gì bạn cần làm là kéo cần gạt ra khỏi cái ghế xếp gọn chúng trong khung và biến nó thành một chiếc xe lăn bình thường mà bạn có thể dùng giống như những chiếc xe lăn bình thường khác. Và chúng tôi làm cho nó có cùng cỡ với chiếc xe lăn bình thường nên nó đủ hẹp để đi qua cửa tiêu chuẩn đủ thấp để đặt vừa dưới bàn Nó nhỏ và đủ linh hoạt để đi vào phòng tắm và điều này rất quan trọng để người dùng có thể lại gần toilet và có thể chuyển qua giống như đối với xe lăn thường Có 3 điều mà tôi muốn nhấn mạnh mà tôi cho rằng rất quan trọng trong dự án này Đầu tiên là sản phẩm này hoạt động tốt vì chúng tôi có thể kết hợp hiệu quả khoa học kỹ thuật nghiêm ngặt và phân tích thiết kế lấy người dùng làm trung tâm tập trung vào các yếu tố xã hội, sử dụng và kinh tế quan trọng đối với người sử dụng xe lăn ở các nước đang phát triển Tôi là sinh viên ở MIT, và là một kỹ sư cơ khí, vậy tôi có thể làm những việc như nhìn vào loại địa hình bạn muốn di chuyển và tìm ra lực kháng mà nó áp đặt nhìn vào những gì ta đang có và kết hợp chúng lại với nhau để tìm ra loại líp nào ta có thể dùng và nhìn vào sức mạnh cũng như lực đẩy của phần trên cơ thể để phân tích bạn có thể đi nhanh bao nhiêu với chiếc xe lăn này khi đưa tay lên và xuống cần gạt Vậy như một sinh viên chân ướt chân ráo, phấn khích, đội chúng tôi chế tạo một mô hình mang nó đến Tanzania, Kenya và Việt Nam trong năm 2008 và phát hiện ra rằng nó thật tệ vì chúng tôi không có đủ thông tin từ người sử dụng Chúng tôi đã thử nghiệm với người dùng xe lăn với nhà sản xuất xe lăn, chúng tôi có ý kiến phản hồi từ họ không chỉ nhấn mạnh tới các vấn đề của họ mà còn cả những giải pháp chúng tôi làm việc cùng nhau để trở lại bàn vẽ và làm một bản thiết kế mới chúng tôi lại mang nó đến Đông Phi vào năm 2009 lần này nó hoạt động tốt hơn một chiếc xe lăn thường trên địa hình gồ ghề nhưng không tốt khi dùng trong nhà vì nó quá to và nặng, và khó để di chuyển xung quanh Một lần nữa với phản hồi của người dùng, chúng tôi lại bắt tay thiết kế lại từ đầu và đưa ra một thiết kế tốt hơn, nhẹ hơn đến 9 kilo hẹp như một chiếc xe lăn thường, đưa đi thử nghiệm ở Guatemala và điều đó đưa sản phẩm đến chuẩn mực mà chúng tôi bây giờ đã có thể đưa vào sản xuất. Bây giờ, là một nhà khoa học cơ khí chúng tôi có thể xác định được những lợi ích của chiếc xe lăn này Sau đây là những thước phim về cuộc thử nghiệm ở Guatemala nơi mà chúng tôi khảo sát chiếc xe lăn trên địa hình nông thôn và kiểm tra lực ra ở cơ sinh học của con người sự tiêu thụ oxy, tốc độ đi của họ và năng lượng họ dùng cho xe lăn thường và cả xe lăn đòn bẩy tự do Chúng tôi phát hiện ra rằng xe lắn đòn bẩy tự do đi nhanh hơn xe lăn thường trên địa hình gồ ghề tới 80 phần trăm Nó cũng hiệu quả hơn tới 40 phần trăm Nhờ vào những lợi thế cơ học từ đòn bẩy, bạn có thể tạo ra mô-men xoắn cao hơn đến 50 phần trăm và thật sự đẩy xe qua địa hình rất, rất gập ghềnh Bài học thứ hai mà chúng tôi học được rằng chính những hạn chế đã sinh ra sự đổi mới bởi vì chúng tôi phải chạm đến giá cực thấp vì chúng tôi phải tạo ra được một thiết bị có thể di chuyển trên nhiều loại địa hình mà vẫn có thể dùng được trong nhà và đủ đơn giản để sửa chữa chúng tôi kết thúc với một sản phẩm cơ bản mới một sản phẩm mới là một sự đổi mới trong một không gian chẳng thay đổi cả trăm năm rồi và đó là những giá trị không chỉ tốt trong thế giới đang phát triển Tại sao không là ở cả những đất nước như Mỹ nữa? Thế nên chúng tôi hợp tác với Continuum, một công ty thiết kế sản phẩm ở Boston để tạo ra phiên bản cao cấp hơn dành cho các nước phát triển để bán chủ yếu ở Mỹ và châu âu nhưng cho những người tiêu dùng có thu nhập cao hơn Và điều cuối cùng tôi muốn nói đến tôi nghĩ là dự án này hoạt động tốt vì chúng tôi đã liên kết được các bên có liên quan và là quan trọng để xem xét việc đưa công nghệ từ giai đoạn ý tưởng tới đổi mới, xác nhận, thương mại hóa và phổ biến và quy trình đó bắt đầu và kết thúc với người tiêu dùng. Đó là những người quyết định yêu cầu của công nghệ và là những người đưa ra nhận xét cuối cùng và nói rằng "Vâng, nó thật sự hoạt động và đáp ứng nhu cầu của chúng tôi" Thế nên những người như tôi trong không gian tri thức chúng tôi có thể làm những điều như đổi mới, nghiên cứu và thí nghiệm tạo ra dữ liệu và mô hình chuẩn mực, nhưng làm sao để thương mại hóa mô hình đó? Vì vậy chúng tôi cần đến những công ty như Continuum để thương mại hóa sản phẩm và chúng tôi tạo ra một tổ chức phi chính phủ để đưa xe lăn vào thị trường Nghiên cứu đổi mới công nghệ toàn cầu và chúng tôi cũng bắt tay với một nhà sản xuất lớn ở Ấn Độ, công ty Pinnacle Industries, để làm 500 chiếc mỗi tháng và đợt đầu tiên sẽ là 200 chiếc xe lăn vào tháng tới sẽ được chuyển đến Ấn Độ Và cuối cùng, để đưa điều này đến người dùng ở quy mô lớn hơn chúng tôi hợp tác với tổ chức khuyết tật lớn nhất thế giới, Jaipur Foot. Sức mạnh ở mô hình này là khi bạn đưa những bên có liên quan lại với nhau đại diện cho mỗi liên kết trong chuỗi từ giai đoạn lên ý tưởng đến khi triển khai, đó là nơi mà phép màu xảy ra Đó là nơi mà bạn có thể có một trí thức như tôi, nhưng phân tích và kiểm tra và tạo ra một công nghệ mới và định lượng công việc được thực hiện tốt hơn bao nhiêu Bạn có thể kết nối các bên liên quan như nhà sản xuất và nói chuyện với họ mặt đối mặt và phát triển dựa trên kiến thức địa phương về phương pháp sản xuất và khách hàng của họ và kết hợp chúng với kiến thức kỹ thuật của chúng tôi để tạo ra thứ gì đó lớn hơn nếu thực hiện riêng lẻ. Và khi bạn đưa người dùng cuối vào trong quá trình thiết kế, không chỉ hỏi xem họ cần gì mà hỏi xem họ nghĩ làm cách nào đế có thể đạt được nó. Bức hình này được chụp ở Ấn Độ trong lần thử nghiệm cuối cùng của mình, chúng tôi có được 90% tỷ lệ chấp thuận mà mọi người chuyển từ xe lăn thường sang dùng xe lăn của chúng tôi Bức hình này đặc biệt là của Ashok, và Ashok bị một chấn thương cột sống khi anh ta té khỏi một cái cây anh ta là một thợ may, nhưng khi bị chấn thương anh không thể tự di chuyển hơn một cây số từ nhà đến cửa tiệm với chiếc xe lăn thường Con đường quá gập ghềnh Nhưng sau ngày anh có được xe lăn đòn bẩy tự do, anh ta nhảy lên nó đi qua một cây số đó, mở cửa tiệm và nhanh chóng kiếm được hợp đồng may đồng phục trường học và bắt đầu kiếm ra tiền để trang trải trở lại cho gia đình Ashok: Bạn đã khuyến khích tôi làm việc. Tôi nghỉ một ngày ở nhà. Ngày tiếp theo tôi đến cửa hàng của mình Bây giờ mọi chuyện đã trở lại bình thường Amos Winter: Cảm ơn rất nhiều vì đã để tôi đến đây ngày hôm nay