211service.com
The Accidental Humanitarian
Gå inn på Amos Winters laboratorium på en gitt dag, og du kan finne assisterende professor i maskinteknikk som jobber med et vannrensesystem, en høyeffektiv dieseltraktormotor, fotprotese eller en kneprotese som gjør det mulig for brukere å gå med en naturlig gangart , som han designer for å hjelpe mennesker i utviklingsland. Men Winter hadde ikke som mål å være en godgjører. Det skjedde ved et uhell, en skjebnens vri - lykkeligere, men ikke mindre uventet enn et fall fra et tre, en motorsykkelkrasj eller en tropisk feber, som kan etterlate noen som trenger oppfinnelsen han er blitt mest kjent for.
Leveraged Freedom Chair, vist her i prototype, lar ryttere reise 80 prosent raskere eller med 50 prosent mer dreiemoment.
I 2005 hadde Winter nettopp oppnådd sin mastergrad i maskinteknikk ved MIT og ønsket å tilbringe sommeren med sin daværende kjæreste, som var i Tanzania. MITs Public Service Center hjalp ham med å komme dit ved å koble ham opp med to organisasjoner som hjelper mennesker med funksjonshemminger; de trengte noen til å vurdere tilstanden til rullestolteknologi i det landet. Winter snakket med produsenter og spurte brukerne hvor godt eksisterende produkter dekker deres behov – og så mye rom for forbedring.
Konvensjonelle rullestoler fungerte bra innendørs, men de var vanskelige å bruke på landsbygda fordi de ikke lot brukere krysse ujevnt underlag. Håndtråkkede trehjulssykler var nyttige under disse forholdene, men de var for store til å fungere innendørs. Det manglende produktet var en stol som fungerte bra på både flatt og ulendt terreng og som var liten nok til å bruke inne. Det må også være enkelt og lett å reparere – og koste omtrent $200, siden andre rullestoler som distribueres av hjelpeorganisasjoner koster mellom $150 og $300. Noen avanserte terrengrullestoler har et multigirsystem som det du finner på en terrengsykkel, slik at brukerne enkelt kan tilpasse seg forskjellig terreng. Men det var ikke et alternativ her: 10-trinns girtog er dyre, vanskelige å finne i mange utviklingsland og ikke robuste nok.
Winter kom tilbake til MIT for sin doktorgrad og lekte med problemet i et og et halvt år før han slo på ideen om å bruke to håndholdte spaker. Hvert av stolens to hjul vil ha et enkelt gir koblet til en vertikal spak som brukeren kan skyve fremover for fremdrift. Grip spakene nær dreiepunktene for rask bevegelse på glatte overflater, og grip dem høyere for større dreiemoment i tøffere terreng. Personen blir girskiftesystemet.
Mens han fortsatt var en gradstudent, opprettet Winter grunnkurset Rullestoldesign i utviklingsland og samlet en gruppe studenter som jobbet med ham på en prototype og tok den med til Tanzania, Kenya og Vietnam for å teste. Det var en stor lærdom for oss, sier han. Vi hadde laget denne prototypen, vi var alle glade for den, vi hadde faktisk vunnet en pris for den allerede, men du bringer den til brukerne og de sier: «Nei, dette kommer ikke til å fly.» Det var for tung, for vanskelig å komme inn eller ut av, og for ustabil i bakker. Erfaringen understreket viktigheten av å jobbe med sluttbrukere hvert trinn på veien. Winter holdt på, redesignet med tilbakemeldingene i tankene og gikk tilbake i felten gjentatte ganger. The Leveraged Freedom Chair (LFC), som han kaller det, ble hans hovedfokus som postdoktor ved Singapore University of Technology and Design–MIT International Design Centre.
Amos Winter hjelper en ny LFC-bruker i India.
Nå, fem år etter at den første prototypen ble bygget, er stolen klar for masseproduksjon og distribusjon. Den er lett og billig, inneholder lett tilgjengelige sykkeldeler og bruker en form for stål som lett kan repareres, som jeg så før jeg lot stolen kjøre rundt på en snødekt parkeringsplass bak E34: en felg hadde blitt bøyd mens den ble transportert på et fly, men Winter slo det på plass igjen i løpet av sekunder. Og i tillegg til å lede laboratoriet Global Engineering and Research (GEAR), som han startet ved MIT høsten 2012 etter at han begynte på fakultetet, fungerer Winter som sjefsvitenskapelig rådgiver for Global Research Innovation & Technology (GRIT), et selskap han medstiftet for å administrere distribusjonen av LFC i utviklingsområder.
Det er for tidlig å vite hvor mange som kan velge denne stolen når de får en rekke alternativer, sier Matt McCambridge, en ingeniør ved Whirlwind Wheelchair, en av funksjonshemmede assistansegruppene Winter først jobbet med i Tanzania. Men Verdens helseorganisasjon anslår at det er 65 millioner mennesker som trenger rullestol, sier han, så hvis denne nye teknologien møtte behovene til til og med 2 prosent av befolkningen, er det mer enn en million mennesker.
Winter, 33, begynte å lage ting i ung alder. Som barn i New Hampshire lekte han med lego, sydde kosedyr og deltok i Odyssey of the Mind, en problemløsningskonkurranse som ofte innebar å bygge kjøretøy eller bærende konstruksjoner. Han fylte tiden på videregående med trompet og sport, men brukte en formativ sommer på å bygge et pipeorgel drevet av en støvsuger for et kurs i fysikk av lyd og musikk på St. Paul's, en prep-skole i New Hampshire. For sin senioroppgave ved Tufts konstruerte han en robot som kunne kjøres opp ned og som hadde en pneumatisk arm som kunne løfte mer enn 100 pund. Han ville ha konkurrert med det på TV-programmet BattleBots , hadde den ikke blitt kansellert den våren.
Da Winter kom tilbake til MIT etter sin tid i Tanzania, gikk han tilbake til robotikk for doktorgradsprosjektet sitt, og oppfant RoboClam, en undervannsgraveenhet som etterligner handlingen til en barbermusling. Han oppdaget at ved å åpne og lukke skallet i akkurat riktig hastighet, lager en musling en lomme med kvikksand som lar den bevege seg effektivt gjennom jord. Winter gjenskapte den effekten med maskiner. Han raffinerer nå RoboClam for mulige industriapplikasjoner – sette ankere, sprenge gruver eller installere oljeboreutstyr. Med folk som Amos, vil vi jobbe med ham om hva han vil, egentlig, sier Jeffrey Wadsworth, administrerende direktør i Battelle, nonprofit-instituttet som finansierte hoveddelen av prosjektet. Jeg vet ikke hvordan du skriver ut folk som dette. Hvis verden var full av Amoses, ville vi vært i fantastisk form.
Winter innrømmer at selv utenfor laboratoriet forblir han en total girhode. (Han liker å fikle med Porsche fra 1987 og Land Rover fra 1987 og fleiper med at hans nylig kjøpte vognhus er en garasje med et hus på toppen.) Han har også en ting med det han kaller dorky engineering-relaterte museer – og delte den kjærligheten med elevene hans i fjor høst da han ledet en tur til Larz Anderson Museum i Brookline, et gammelt vognhus fullt av biler fra rundt 1900. Det som er kult med det er at ingen av bildesignene var standardiserte på den tiden, sier han. De har alle disse sprø løsningene for girkasser og fjæring og kjøling. Han fikk studentene sine til å tenke gjennom hvordan disse designene ville ha fungert: Vi brukte omtrent to timer der og ble kjeftet på av kuratoren fordi vi lå på gulvet under en bil. De hadde forbigått fløyelstauene og studset under bilens understell og stirret på dens uvanlige torsjonsfjæroppheng. Det er det jeg elsker, sier han. Mekanikken til maskinteknikk, se maskiner fungere og forstå hvorfor de fungerer som de gjør.
Men som studenter i Winters GEAR-lab raskt lærer, er det mye mer ved maskinteknikk enn mekaniskhet. Amos krever at alt vi gjør i forskningen vår skal være en bevisst beslutning, sier Katy Olesnavage ’12, en gradsstudent ved GEAR-laben. Jeg designer en rimelig fotprotese. Det er ikke nok for meg å fortelle ham at jeg vil bruke en viss geometri fordi den vil være fleksibel; Jeg må vise ham litteraturen som spesifikt sier hvor fleksibel den skal være og bevise at den foreslåtte geometrien vil være akkurat så fleksibel ved å bruke tekniske prinsipper. Den strengheten Winter insisterer på, sier hun, bidrar til å sikre at studentene hans både bidrar til vitenskapen innen sitt felt og utvikler produkter som gir like gode resultater som lignende eller bedre.
Winter presser også studenter som designer for fremvoksende markeder til å reise minst to ganger i året for å møte ansikt til ansikt med menneskene som skal bruke eller lage produktene de designer. Amos understreker at hver enkelt av oss tilbringer tid med menneskene som til slutt skal bruke produktene våre for å forstå deres behov fullt ut i de tidlige stadiene, og senere for å få tilbakemeldinger på ideer og prototyper, sier Olesnavage. Slike tilbakemeldinger viste seg å være avgjørende for å utvikle et dryppvanningssystem for bønder utenfor nettet i India. Winter designer en dyse for å redusere systemets vanntrykkkrav slik at det trenger mindre strøm, og han hadde planlagt å konfigurere det for bruk med tynne, billige rør. Men da indiske bønder veide inn, fikk han vite at den indiske regjeringen subsidierer tykkere rør, som bøndene også foretrekker fordi de ikke vil sprekke når en okse tråkker på den. Du vil ikke lære disse tingene fra et datablad.
Det er mange teknologier – og jeg er redd vi har oppfunnet noen av dem – som ligger på hylla fordi vi ikke har tenkt fra A til Å på om det er rimelig, om det er sosialt akseptabelt, om det finnes konkurrenter. , sier Battelle's Wadsworth. Til høsten vil Winter undervise i et forskerkurs i global ingeniørfag for å understreke viktigheten av slike sosioøkonomiske faktorer i ingeniørfag for fremvoksende markeder og ukjente kulturer.
Slike klasser er viktige fordi det ikke har blitt tenkt mye dypt på prosessen med å designe produkter for mennesker i fattige, landlige omgivelser, sier J. Kim Vandiver, SM '69, PhD '75, dekan for grunnforskning og direktør for Edgerton Center, som hjelper studenter med ingeniør- og serviceprosjekter. Vi har sett mange ting designet for utviklingsland, sier han. Noe av det er søppel. Noe av det, selve designet er flott, men de kan ikke finne ut hvordan de skal skalere det opp, hvordan de skal distribuere det, hvordan de får forsyningskjeden til å fungere, og hvordan de gjør det til en lav kostnad.
Winters fem-til-10-årsplan er å generalisere fra casestudier i laboratoriet hans og andre teknologiorganisasjoner for å definere designprinsipper for bruk i utviklingsland. I all kompleksiteten vi håndterer, sier Wadsworth, i den grad du kan skrive ned de grunnleggende prinsippene for hva som fungerer, er det en stor hjelp.
Vinteren ble først lokket inn i feltet av den store vanskeligheten med rullestolproblemet. Da jeg startet [LFC] tenkte jeg: 'Mann, dette er en vanvittig vanskelig ingeniørutfordring,' sier han. Det er bare ingen enhet som fungerer som dette, og vi prøver å innovere teknologi som har vært relativt uendret i omtrent 140 år. Men i dag er han like drevet av ønsket om å hjelpe mennesker. Å gi noen et verktøy som drastisk endrer livet deres er virkelig, virkelig overbevisende, sier han.
Det er tekniske utfordringer i utviklingsrommet som påvirker milliarder av mennesker på liv eller død, og ingen vet hvordan de skal løses, legger han til. Jeg tror det er et veldig fruktbart område for forskning.