211service.com
De toevallige humanitaire
Loop op een willekeurige dag het laboratorium van Amos Winter binnen en misschien vindt u de assistent-professor werktuigbouwkunde die werkt aan een waterzuiveringssysteem, een zeer efficiënte dieseltractormotor, prothesevoeten of een protheseknie waarmee gebruikers met een natuurlijk looppatroon kunnen lopen , die hij allemaal ontwerpt om mensen in ontwikkelingslanden te helpen. Maar Winter was niet van plan een weldoener te zijn. Het gebeurde per ongeluk, een speling van het lot - gelukkiger maar niet minder onverwacht dan een val uit een boom, een motorongeluk of tropische koorts, waardoor iemand misschien de uitvinding nodig heeft waarvoor hij het meest bekend is geworden.
Met de Leveraged Freedom Chair, hier in prototype getoond, kunnen rijders 80 procent sneller of met 50 procent meer koppel reizen.
Winter had in 2005 net zijn master werktuigbouwkunde behaald aan het MIT en wilde de zomer doorbrengen met zijn toenmalige vriendin, die in Tanzania was. Het Public Service Center van MIT hielp hem daar te komen door hem in contact te brengen met twee organisaties die mensen met een handicap helpen; ze hadden iemand nodig om de toestand van de rolstoeltechnologie in dat land te beoordelen. Winter sprak met fabrikanten en vroeg gebruikers hoe goed bestaande producten aan hun behoeften voldoen - en zag veel ruimte voor verbetering.
Conventionele rolstoelen werkten prima binnenshuis, maar ze waren moeilijk te gebruiken in landelijke gebieden omdat ze gebruikers niet over oneffen terrein zouden laten rijden. Handgetrapte driewielers waren handig in die omstandigheden, maar ze waren te groot om binnenshuis te werken. Het ontbrekende product was een stoel die goed werkte op zowel vlak als ruw terrein en klein genoeg was om binnen te gebruiken. Het zou ook eenvoudig en gemakkelijk te repareren moeten zijn - en ongeveer $ 200 kosten, aangezien andere rolstoelen die door hulporganisaties worden gedistribueerd tussen $ 150 en $ 300 kosten. Sommige high-end off-road rolstoelen hebben een systeem met meerdere versnellingen, zoals je zou vinden op een mountainbike, waardoor gebruikers zich gemakkelijk kunnen aanpassen aan verschillende terreinen. Maar dat was hier geen optie: tandwieltreinen met 10 versnellingen zijn duur, moeilijk te vinden in veel ontwikkelingslanden en niet robuust genoeg.
Winter keerde terug naar het MIT voor zijn doctoraat en speelde anderhalf jaar met het probleem voordat hij op het idee kwam om twee handhendels te gebruiken. Elk van de twee wielen van de stoel zou een enkele versnelling hebben die is verbonden met een verticale hendel die de gebruiker naar voren zou kunnen duwen voor voortstuwing. Pak de hendels dicht bij de draaipunten vast voor snelle bewegingen op gladde oppervlakken, en pak ze hoger vast voor meer koppel op moeilijker terrein. De persoon wordt het schakelsysteem.
Terwijl hij nog een afgestudeerde student was, creëerde Winter de niet-gegradueerde cursus rolstoelontwerp in ontwikkelingslanden en verzamelde een groep studenten die met hem aan een prototype werkten en het naar Tanzania, Kenia en Vietnam brachten om te testen. Het was een geweldige les voor ons, zegt hij. We hadden dit prototype gemaakt, we waren er allemaal dol op, we hadden er eigenlijk al een prijs voor gewonnen, maar je brengt het naar de gebruikers en ze zeggen: 'Nee, dit gaat niet vliegen.' te zwaar, te moeilijk om in of uit te stappen en te onstabiel op heuvels. De ervaring benadrukte hoe belangrijk het is om bij elke stap met eindgebruikers samen te werken. Winter ging door met het herontwerpen met de feedback in gedachten en keerde herhaaldelijk terug het veld in. De Leveraged Freedom-stoel (LFC), zoals hij het noemt, werd zijn belangrijkste focus als postdoc aan de Singapore University of Technology and Design-MIT International Design Centre.
Amos Winter helpt een nieuwe LFC-gebruiker in India.
Nu, vijf jaar nadat het eerste prototype werd gebouwd, is de stoel klaar voor massaproductie en distributie. Het is licht en goedkoop, bevat gemakkelijk verkrijgbare fietsonderdelen en maakt gebruik van een vorm van staal die gemakkelijk kan worden gerepareerd, zoals ik zag voordat ik de stoel rond een besneeuwde parkeerplaats achter gebouw E34 bestuurde: een wielrand was verbogen tijdens het vervoer op een vliegtuig, maar Winter zette het binnen enkele seconden weer op zijn plaats. En naast het leiden van het Global Engineering and Research (GEAR) lab, dat hij in de herfst van 2012 begon aan het MIT nadat hij bij de faculteit was gekomen, is Winter de hoofdwetenschappelijk adviseur voor Global Research Innovation & Technology (GRIT), een bedrijf dat hij medeoprichter om de distributie van de LFC in ontwikkelingsgebieden te beheren.
Het is te vroeg om te weten hoeveel mensen voor deze stoel zouden kiezen als ze een verscheidenheid aan opties krijgen, zegt Matt McCambridge, een ingenieur bij Whirlwind Rolstoel, een van de gehandicaptenhulpgroepen waarmee Winter voor het eerst werkte in Tanzania. Maar de Wereldgezondheidsorganisatie schat dat er 65 miljoen mensen een rolstoel nodig hebben, zegt hij, dus als deze nieuwe technologie aan de behoeften van zelfs maar 2 procent van de bevolking voldoet, zijn dat meer dan een miljoen mensen.
Winter, 33, begon al op jonge leeftijd met het maken van dingen. Als kind in New Hampshire speelde hij met Lego, naaide hij knuffels en nam hij deel aan Odyssey of the Mind, een probleemoplossende wedstrijd waarbij vaak voertuigen of dragende constructies werden gebouwd. Hij vulde zijn tijd op de middelbare school met trompet en sport, maar bracht een vormende zomer door met het bouwen van een pijporgel aangedreven door een stofzuiger voor een cursus over de fysica van geluid en muziek in St. Paul's, een prep school in New Hampshire. Voor zijn afstudeerscriptie bij Tufts construeerde hij een robot die ondersteboven kon worden bestuurd en een pneumatische arm had die meer dan 100 pond kon tillen. Hij zou ermee hebben geconcurreerd in de tv-show BattleBots , als het dat voorjaar niet was afgelast.
Toen Winter na zijn tijd in Tanzania terugkeerde naar MIT, ging hij terug naar robotica voor zijn PhD-project, waarbij hij RoboClam uitvond, een onderwatergraafapparaat dat de werking van een scheermessen nabootst. Hij ontdekte dat door de schaal met precies de juiste snelheid te openen en te sluiten, een schelpdier een zak drijfzand creëert waarmee het zich efficiënt door de grond kan verplaatsen. Winter repliceerde dat effect met machines. Hij verfijnt nu de RoboClam voor mogelijke industriële toepassingen: ankers plaatsen, mijnen opblazen of olieboorapparatuur installeren. Met mensen als Amos werken we met hem samen aan wat hij maar wil, zegt Jeffrey Wadsworth, CEO van Battelle, de non-profitorganisatie die het grootste deel van het project financierde. Ik weet niet hoe je zulke mensen afdrukt. Als de wereld vol was met Amoses, zouden we in een prachtige vorm zijn.
Winter geeft toe dat hij zelfs buiten het lab een totale gearhead blijft. (Hij knutselt graag aan zijn Porsche uit 1987 en Land Rover uit 1987 en grapt dat zijn recent aangekochte koetshuis een garage is met een huis erbovenop.) zijn studenten afgelopen herfst toen hij een reis leidde naar het Larz Anderson Museum in Brookline, een oud koetshuis vol auto's van rond 1900. Wat cool is, is dat geen van de auto-ontwerpen destijds gestandaardiseerd was, zegt hij. Ze hebben al deze wankele oplossingen voor transmissies en ophanging en koeling. Hij liet zijn studenten nadenken over hoe die ontwerpen zouden hebben gewerkt: we brachten er zo'n twee uur door en werden uitgescholden door de curator omdat we op de vloer onder een auto lagen. Ze waren de fluwelen touwen omzeild en kropen onder het onderstel van de auto, starend naar de ongewone torsieveerophanging. Dat is waar ik van hou, zegt hij. Die mechaniek van werktuigbouwkunde, machines zien werken en begrijpen waarom ze werken zoals ze werken.
Maar zoals studenten in het GEAR-lab van Winter snel leren, is werktuigbouwkunde veel meer dan mechanica. Amos eist dat alles wat we doen in ons onderzoek een bewuste beslissing is, zegt Katy Olesnavage '12, een afstudeerstudent in het GEAR-lab. Ik ontwerp een goedkope voetprothese. Het is niet genoeg voor mij om hem te vertellen dat ik een bepaalde geometrie wil gebruiken omdat het flexibel zal zijn; Ik moet hem de literatuur laten zien die specifiek zegt hoe flexibel het moet zijn en bewijzen dat de voorgestelde geometrie precies zo flexibel zal zijn met behulp van technische principes. De nauwkeurigheid waar Winter op aandringt, zegt ze, helpt ervoor te zorgen dat zijn studenten zowel bijdragen aan de wetenschap van hun vakgebied als producten ontwikkelen die even goed of beter presteren.
Winter stimuleert studenten die ontwerpen voor opkomende markten ook om minstens twee keer per jaar te reizen om de mensen te ontmoeten die de producten die ze ontwerpen gaan gebruiken of maken. Amos benadrukt dat we allemaal tijd doorbrengen met de mensen die onze producten uiteindelijk zullen gebruiken om hun behoeften in de vroege stadia volledig te begrijpen en later om feedback te krijgen over ideeën en prototypes, zegt Olesnavage. Dergelijke feedback bleek van cruciaal belang bij de ontwikkeling van een druppelirrigatiesysteem voor zelfvoorzienende boeren in India. Winter ontwerpt een mondstuk om de waterdrukvereisten van het systeem te verminderen, zodat het minder stroom nodig heeft, en hij was van plan het te configureren voor gebruik met dunne, goedkope slangen. Maar toen Indiase boeren meededen, hoorde hij dat de Indiase overheid dikkere buizen subsidieert, waar boeren ook de voorkeur aan geven omdat het niet barst als een os erop stapt. Die dingen leer je niet uit een datasheet.
Er zijn veel technologieën - en ik ben bang dat we er een paar hebben uitgevonden - die op de plank liggen omdat we niet van A tot Z hebben nagedacht over de vraag of het betaalbaar is, of het sociaal acceptabel is, of er concurrenten zijn , zegt Battelle's Wadsworth. In de herfst geeft Winter een afstudeercursus over wereldwijde engineering om het belang van dergelijke sociaaleconomische factoren in engineering voor opkomende markten en onbekende culturen te benadrukken.
Zulke lessen zijn belangrijk omdat er niet veel aandacht is besteed aan het proces van het ontwerpen van producten voor mensen in arme, landelijke omgevingen, zegt J. Kim Vandiver, SM '69, PhD '75, decaan voor niet-gegradueerd onderzoek en de directeur van de Edgerton Center, dat studenten helpt met technische en serviceprojecten. We hebben veel dingen gezien die zijn ontworpen voor de derde wereld, zegt hij. Een deel ervan is rommel. Een deel ervan, het ontwerp zelf is geweldig, maar ze kunnen er niet achter komen hoe het op te schalen, hoe het te distribueren, hoe de toeleveringsketen te laten werken en hoe dit tegen lage kosten te doen.
Winters vijf- tot tienjarenplan is om te generaliseren op basis van casestudies in zijn laboratorium en andere technologieorganisaties om ontwerpprincipes te definiëren voor gebruik in ontwikkelingslanden. In alle complexiteit waarmee we te maken hebben, zegt Wadsworth, voor zover je de fundamentele principes kunt opschrijven van wat werkt, is dat een enorme hulp.
Winter werd aanvankelijk het veld in gelokt door de enorme moeilijkheid van het rolstoelprobleem. Toen ik [de LFC] begon, dacht ik: 'Man, dit is een gekke, moeilijke technische uitdaging', zegt hij. Er is gewoon geen apparaat dat zo werkt, en we proberen technologie te innoveren die al ongeveer 140 jaar relatief onveranderd is. Maar vandaag wordt hij evenzeer gedreven door de wens om mensen te helpen. Iemand een hulpmiddel geven dat hun leven drastisch verandert, is echt, echt boeiend, zegt hij.
Er zijn technische uitdagingen in de ontwikkelingsruimte die miljarden mensen op leven of dood treffen, en niemand weet hoe ze op te lossen, voegt hij eraan toe. Ik denk dat dat een heel vruchtbaar gebied is voor onderzoek.