Den utilsigtede humanitære

Gå ind i Amos Winters laboratorium på en given dag, og du vil måske finde den assisterende professor i maskinteknik, der arbejder på et vandrensningssystem, en højeffektiv dieseltraktormotor, fodproteser eller en knæprotese, der gør det muligt for brugerne at gå med en naturlig gangart , som han alle sammen designer for at hjælpe mennesker i udviklingslandene. Men Winter satte sig ikke for at være en godgører. Det skete ved et uheld, en skæbnedrejning - lykkeligere, men ikke mindre uventet end et fald fra et træ, et motorcykelstyrt eller en tropisk feber, som måske efterlader nogen, der har brug for den opfindelse, som han er blevet bedst kendt for.

Leveraged Freedom Chair, vist her i prototype, lader ryttere rejse 80 procent hurtigere eller med 50 procent mere drejningsmoment.

I 2005 havde Winter lige opnået sin kandidatgrad i maskinteknik på MIT og ville tilbringe sommeren med sin daværende kæreste, som var i Tanzania. MIT's Public Service Center hjalp ham med at komme dertil ved at forbinde ham med to organisationer, der hjælper mennesker med handicap; de havde brug for nogen til at vurdere tilstanden af ​​kørestolsteknologi i det pågældende land. Winter talte med producenter og spurgte brugerne, hvor godt eksisterende produkter passer til deres behov – og så meget plads til forbedringer.

Konventionelle kørestole fungerede fint indendørs, men de var svære at bruge i landdistrikter, fordi de ikke ville lade brugerne krydse ujævnt terræn. Trehjulede cykler med håndpedal var nyttige under disse forhold, men de var for store til at arbejde indendørs. Det manglende produkt var en stol, der fungerede godt på både fladt og ujævnt terræn og var lille nok til at bruge indeni. Det skal også være enkelt og nemt at reparere – og koste cirka 200 USD, da andre kørestole, der distribueres af hjælpeorganisationer, koster mellem 150 og 300 USD. Nogle avancerede offroad-kørestole har et multigear-system som den slags, du finder på en mountainbike, hvilket giver brugerne mulighed for nemt at tilpasse sig forskelligt terræn. Men det var ikke en mulighed her: 10-trins geartog er dyre, svære at finde i mange udviklingslande og ikke robuste nok.

Winter vendte tilbage til MIT for sin ph.d. og legede med problemet i halvandet år, før han slog på ideen om at bruge to håndholdte håndtag. Hvert af stolens to hjul ville have et enkelt gear forbundet til en lodret håndtag, som brugeren kunne skubbe fremad for at fremdrive. Tag fat i håndtagene tæt på omdrejningspunkterne for hurtig bevægelse på glatte overflader, og tag fat i dem højere for større drejningsmoment i hårdere terræn. Personen bliver gearskiftesystemet.

Mens han stadig var studerende, skabte Winter bachelorkurset Kørestolsdesign i udviklingslande og samlede en gruppe studerende, som arbejdede sammen med ham på en prototype og tog den med til Tanzania, Kenya og Vietnam for at teste. Det var en stor lektion for os, siger han. Vi havde skabt denne prototype, vi var alle vilde med den, vi havde faktisk allerede vundet en pris for den, men du bringer den til brugerne, og de siger: 'Nej, det her flyver ikke.' for tung, for svær at komme ind eller ud af og for ustabil på bakker. Erfaringen understregede vigtigheden af ​​at arbejde med slutbrugere hele vejen. Winter blev ved med det, redesignede med feedbacken i tankerne og gik tilbage i marken gentagne gange. Den Leveraged Freedom Chair (LFC), som han kalder det, blev hans hovedfokus som postdoc ved Singapore University of Technology and Design-MIT International Design Centre.

Amos Winter hjælper en ny LFC-bruger i Indien.

Nu, fem år efter den første prototype blev bygget, er stolen klar til masseproduktion og distribution. Den er let og billig, indeholder let tilgængelige cykeldele og bruger en form for stål, der nemt kan repareres, som jeg så, før jeg lod stolen køre rundt på en sneklædt parkeringsplads bag bygning E34: en hjulfælg var blevet bøjet, mens den blev transporteret på et fly, men Winter bankede det på plads igen i løbet af få sekunder. Og udover at lede laboratoriet Global Engineering and Research (GEAR), som han startede på MIT i efteråret 2012 efter at have tiltrådt fakultetet, fungerer Winter som den videnskabelige chefrådgiver for Global Research Innovation & Technology (GRIT), en virksomhed han medstiftet for at styre distributionen af ​​LFC i udviklingsområder.

Det er for tidligt at vide, hvor mange mennesker der kan vælge denne stol, når de præsenteres for en række forskellige muligheder, siger Matt McCambridge, en ingeniør hos Whirlwind Wheelchair, en af ​​de handicaphjælpsgrupper, som Winter først arbejdede med i Tanzania. Men Verdenssundhedsorganisationen anslår, at der er 65 millioner mennesker, der har brug for en kørestol, siger han, så hvis denne nye teknologi opfyldte behovene hos selv 2 procent af befolkningen, er det mere end en million mennesker.

Winter, 33, begyndte at lave ting i en ung alder. Som barn i New Hampshire legede han med lego, syede udstoppede dyr og deltog i Odyssey of the Mind, en problemløsningskonkurrence, der ofte involverede bygning af køretøjer eller bærende strukturer. Han fyldte sin tid i gymnasiet med trompet og sport, men brugte en formativ sommer på at bygge et pibeorgel drevet af en støvsuger til et kursus i fysik af lyd og musik på St. Paul's, en forberedelsesskole i New Hampshire. Til sin seniorafhandling på Tufts konstruerede han en robot, der kunne køres på hovedet og havde en pneumatisk arm, der kunne løfte mere end 100 pund. Han ville have konkurreret med det i tv-programmet BattleBots , var det ikke blevet aflyst det forår.

Da Winter vendte tilbage til MIT efter sin tid i Tanzania, vendte han tilbage til robotteknologi for sit ph.d.-projekt, hvor han opfandt RoboClam, en undervandsgraveanordning, der efterligner handlingen af ​​en barbermusling. Han opdagede, at ved at åbne og lukke dens skal med den helt rigtige hastighed, skaber en musling en lomme af kviksand, der gør det muligt for den at bevæge sig effektivt gennem jorden. Winter kopierede den effekt med maskiner. Han forfiner nu RoboClam til mulige industrianvendelser - opsætning af ankre, sprængning af miner eller installation af olieboreudstyr. Med folk som Amos vil vi arbejde sammen med ham om, hvad han vil, virkelig, siger Jeffrey Wadsworth, administrerende direktør for Battelle, nonprofit-instituttet, der finansierede hovedparten af ​​projektet. Jeg ved ikke, hvordan du udskriver folk sådan her. Hvis verden var fuld af Amoses, ville vi være i vidunderlig form.

Winter indrømmer, at selv uden for laboratoriet forbliver han en total gearhead. (Han nyder at pille ved sin Porsche fra 1987 og Land Rover fra 1987 og joker med, at hans nyligt købte vognhus er en garage med et hus ovenpå.) Han har også noget med det, han kalder kedelige ingeniørrelaterede museer - og delte den kærlighed med hans elever sidste efterår, da han førte en tur til Larz Anderson Museum i Brookline, et gammelt vognhus fyldt med biler fra omkring 1900. Det fede ved det er, at ingen af ​​bildesignerne var standardiserede på det tidspunkt, siger han. De har alle disse skæve løsninger til transmissioner og affjedring og køling. Han fik sine elever til at tænke igennem, hvordan de designs ville have fungeret: Vi brugte sådan set to timer der og blev råbt af kuratoren, fordi vi lå på gulvet under en bil. De var gået uden om fløjlstrebene og var inde under bilens undervogn og stirrede på dens usædvanlige torsionsfjederophæng. Det er det, jeg elsker, siger han. Den mekanik i maskinteknik, at se maskiner arbejde og forstå, hvorfor de fungerer, som de gør.

Men som studerende i Winters GEAR-laboratorium hurtigt lærer, er der meget mere ved maskinteknik end mekanik. Amos kræver, at alt, hvad vi gør i vores forskning, skal være en bevidst beslutning, siger Katy Olesnavage ’12, en kandidatstuderende i GEAR-laboratoriet. Jeg designer en billig fodprotese. Det er ikke nok for mig at fortælle ham, at jeg vil bruge en bestemt geometri, fordi den vil være fleksibel; Jeg er nødt til at vise ham den litteratur, der specifikt siger, hvor fleksibel den skal være, og bevise, at den foreslåede geometri vil være præcis så fleksibel ved at bruge tekniske principper. Den stringens, som Winter insisterer på, siger hun, er med til at sikre, at hans elever både bidrager til videnskaben på deres felt og udvikler produkter, der yder lige så godt som lignende eller bedre.

Winter presser også studerende, der designer til nye markeder, til at rejse mindst to gange om året for at mødes ansigt til ansigt med de mennesker, der vil bruge eller fremstille de produkter, de designer. Amos understreger, at vi hver især bruger tid med de mennesker, som i sidste ende skal bruge vores produkter til fuldt ud at forstå deres behov i de tidlige stadier og senere for at få feedback på ideer og prototyper, siger Olesnavage. Sådan feedback viste sig at være kritisk i udviklingen af ​​et drypvandingssystem til landmænd uden for nettet i Indien. Winter designer en dyse til at reducere systemets vandtrykskrav, så det har brug for mindre strøm, og han havde planlagt at konfigurere det til brug med tynde, billige slanger. Men da indiske bønder vejede ind, lærte han, at den indiske regering subsidierer tykkere slanger, hvilket landmænd også foretrækker, fordi det ikke vil briste, når en okse træder på det. Du ville ikke lære disse ting fra et datablad.

Der er mange teknologier – og jeg er bange for, at vi har opfundet nogle af dem – der ligger på hylden, fordi vi ikke har tænkt fra A-til-Z over, om det er overkommeligt, om det er socialt acceptabelt, om der er konkurrenter. , siger Battelle's Wadsworth. I efteråret vil Winter undervise i et kandidatkursus i global ingeniørvidenskab for at understrege vigtigheden af ​​sådanne socioøkonomiske faktorer i ingeniørvidenskab for nye markeder og ukendte kulturer.

Sådanne klasser er vigtige, fordi der ikke er blevet tænkt meget over processen med at designe produkter til mennesker i fattige, landlige omgivelser, siger J. Kim Vandiver, SM '69, PhD '75, dekan for bachelorforskning og direktør for Edgerton Center, som hjælper studerende med ingeniør- og serviceprojekter. Vi har set masser af ting designet til udviklingslandene, siger han. Noget af det er skrammel. Noget af det, designet i sig selv er fantastisk, men de kan ikke finde ud af, hvordan man skalerer det op, hvordan man distribuerer det, hvordan man får forsyningskæden til at fungere, og hvordan man gør det til lave omkostninger.

Winters fem-til-10-årige plan er at generalisere fra casestudier i hans laboratorium og andre teknologiorganisationer for at definere designprincipper til brug i udviklingslandene. I al den kompleksitet, vi beskæftiger os med, siger Wadsworth, er det en stor hjælp i det omfang, du kan nedskrive de grundlæggende principper for, hvad der virker.

Vinteren blev oprindeligt lokket ind i marken af ​​det store problem med kørestolsproblemet. Da jeg startede [LFC], tænkte jeg: 'Man, det er en vanvittig hård ingeniørudfordring,' siger han. Der er bare ingen enhed, der fungerer som denne, og vi forsøger at innovere teknologi, der har været relativt uændret i omkring 140 år. Men i dag er han lige så drevet af ønsket om at hjælpe mennesker. At give nogen et værktøj, der drastisk ændrer deres liv, er virkelig, virkelig overbevisende, siger han.

Der er tekniske udfordringer i udviklingsrummet, som påvirker milliarder af mennesker på en liv-eller-død måde, og ingen ved, hvordan de skal løses, tilføjer han. Jeg synes, det er et virkelig frugtbart område for forskning.

skjule