The Accidental Humanitarian

Gå in i Amos Winters labb vilken dag som helst och du kanske hittar biträdande professorn i maskinteknik som arbetar med ett vattenreningssystem, en högeffektiv dieseltraktormotor, fotproteser eller en knäprotes som gör det möjligt för användare att gå med en naturlig gång. , som han designar för att hjälpa människor i utvecklingsvärlden. Men Winter tänkte inte vara en godare. Det hände av en slump, en vändning av ödet - lyckligare men inte mindre oväntat än ett fall från ett träd, en motorcykelkrasch eller en tropisk feber, vilket kan lämna någon i behov av den uppfinning som han har blivit mest känd för.

Leveraged Freedom Chair, som visas här i prototyp, låter förare resa 80 procent snabbare eller med 50 procent mer vridmoment.

2005 hade Winter precis tagit sin masterexamen i maskinteknik vid MIT och ville tillbringa sommaren med sin dåvarande flickvän, som var i Tanzania. MIT:s Public Service Center hjälpte honom att komma dit genom att ansluta honom till två organisationer som hjälper människor med funktionsnedsättningar; de behövde någon för att bedöma tillståndet för rullstolstekniken i det landet. Winter pratade med tillverkare och frågade användarna hur väl befintliga produkter passar deras behov – och såg mycket utrymme för förbättringar.

Konventionella rullstolar fungerade bra inomhus, men de var svåra att använda på landsbygden eftersom de inte lät användarna korsa ojämn mark. Handtrampade trehjulingar var användbara under dessa förhållanden, men de var för stora för att fungera inomhus. Den saknade produkten var en stol som fungerade bra på både platt och ojämn terräng och som var tillräckligt liten för att användas inuti. Det skulle också behöva vara enkelt och lätt att reparera – och kosta cirka 200 USD, eftersom andra rullstolar som distribueras av hjälporganisationer kostar mellan 150 och 300 USD. Vissa avancerade terrängrullstolar har ett system med flera växlar som det du kan hitta på en mountainbike, vilket gör att användarna enkelt kan anpassa sig till olika terräng. Men det var inte ett alternativ här: 10-växlade drevtåg är dyra, svåra att hitta i många utvecklingsländer och inte tillräckligt robusta.

Winter återvände till MIT för sin doktorsexamen och lekte med problemet i ett och ett halvt år innan han slog till på idén att använda två handhållna spakar. Vart och ett av stolens två hjul skulle ha en enda växel kopplad till en vertikal spak som användaren kunde skjuta framåt för framdrivning. Ta tag i spakarna nära vridpunkterna för snabb rörelse på släta ytor, och greppa dem högre för större vridmoment i tuffare terräng. Personen blir växlingssystemet.

Medan han fortfarande var student, skapade Winter grundkursen Rullstolsdesign i utvecklingsländer och samlade en grupp studenter som arbetade med honom på en prototyp och tog den till Tanzania, Kenya och Vietnam för att testa. Det var en stor lärdom för oss, säger han. Vi hade skapat den här prototypen, vi var alla sugna på den, vi hade faktiskt redan vunnit ett pris för den, men du tar med den till användarna och de säger: 'Nej, det här kommer inte att flyga.' för tung, för svår att ta sig i eller ur och för instabil på kullar. Erfarenheten underströk vikten av att arbeta med slutanvändare varje steg på vägen. Winter höll på, designade om med feedbacken i åtanke och gick tillbaka till fältet upprepade gånger. The Leveraged Freedom Chair (LFC), som han kallar det, blev hans huvudfokus som postdoc vid Singapore University of Technology and Design–MIT International Design Centre.

Amos Winter hjälper en ny LFC-användare i Indien.

Nu, fem år efter att den första prototypen byggdes, är stolen klar för massproduktion och distribution. Den är lätt och billig, innehåller lättillgängliga cykeldelar och använder en form av stål som lätt kan repareras, som jag såg innan jag lotsade stolen runt en snöig parkering bakom byggnad E34: en hjulfälg hade böjts under transporten på ett flygplan, men Winter slog tillbaka det på plats på några sekunder. Och förutom att leda labbet Global Engineering and Research (GEAR), som han startade vid MIT hösten 2012 efter att ha börjat på fakulteten, fungerar Winter som chefsvetenskaplig rådgivare för Global Research Innovation & Technology (GRIT), ett företag han medgrundat för att hantera distributionen av LFC i utvecklingsområden.

Det är för tidigt att veta hur många människor som kan välja den här stolen när de presenteras med en mängd olika alternativ, säger Matt McCambridge, ingenjör på Whirlwind Wheelchair, en av handikappassistansgrupperna som Winter först arbetade med i Tanzania. Men Världshälsoorganisationen uppskattar att det finns 65 miljoner människor som behöver en rullstol, säger han, så om den här nya tekniken tillgodoser behoven hos ens 2 procent av befolkningen, är det mer än en miljon människor.

Winter, 33, började göra saker i ung ålder. Som barn i New Hampshire lekte han med lego, sydde gosedjur och deltog i Odyssey of the Mind, en problemlösningstävling som ofta involverade att bygga fordon eller bärande strukturer. Han fyllde sin tid på gymnasiet med trumpet och sport men tillbringade en formativ sommar med att bygga en piporgel som drivs av en dammsugare för en kurs i fysik av ljud och musik på St. Paul’s, en förberedande skola i New Hampshire. För sin senioravhandling vid Tufts konstruerade han en robot som kunde köras upp och ner och hade en pneumatisk arm som kunde lyfta mer än 100 pund. Han skulle ha tävlat med det i tv-programmet BattleBots , om det inte hade ställts in den våren.

När Winter återvände till MIT efter sin tid i Tanzania, gick han tillbaka till robotteknik för sitt doktorandprojekt, och uppfann RoboClam, en undervattensgrävningsanordning som efterliknar verkan av en rakknivmussla. Han upptäckte att genom att öppna och stänga skalet i precis rätt hastighet skapar en mussla en ficka av kvicksand som gör att den kan röra sig effektivt genom jorden. Winter replikerade den effekten med maskiner. Han förfinar nu RoboClam för möjliga industritillämpningar – sätta ankare, spränga gruvor eller installera oljeborrutrustning. Med människor som Amos kommer vi att arbeta med honom på vad han vill, verkligen, säger Jeffrey Wadsworth, VD för Battelle, det ideella institutet som finansierade huvuddelen av projektet. Jag vet inte hur du skriver ut folk så här. Om världen var full av Amoses, skulle vi vara i underbar form.

Winter erkänner att även utanför labbet är han en total växel. (Han tycker om att mixtra med sin 1987 Porsche och 1987 Land Rover och skämtar om att hans nyligen inköpta vagnshus är ett garage med ett hus ovanpå.) Han har också en sak med vad han kallar skumma ingenjörsrelaterade museer – och delade den kärleken med hans elever i höstas när han ledde en resa till Larz Anderson Museum i Brookline, ett gammalt vagnshus fullt av bilar från omkring 1900. Det som är coolt med det är att ingen av bildesignerna var standardiserade på den tiden, säger han. De har alla dessa knäppa lösningar för transmissioner och fjädring och kylning. Han fick sina elever att tänka igenom hur de här designerna skulle ha fungerat: Vi tillbringade ungefär två timmar där och blev utskällda av kuratorn för att vi låg på golvet under en bil. De hade gått förbi sammetsrepen och slingrade sig under bilens underrede och stirrade på dess ovanliga torsionsfjäderupphängning. Det är det jag älskar, säger han. Den där mekaniken i maskinteknik, att se maskiner fungera och förstå varför de fungerar som de gör.

Men som studenter i Winters GEAR-labb snabbt lär sig, finns det mycket mer i maskinteknik än mekanik. Amos kräver att allt vi gör i vår forskning ska vara ett medvetet beslut, säger Katy Olesnavage ’12, doktorand i GEAR-labbet. Jag designar en billig fotprotes. Det räcker inte för mig att säga till honom att jag vill använda en viss geometri eftersom den kommer att vara flexibel; Jag måste visa honom litteraturen som specifikt säger hur flexibel den ska vara och bevisa att den föreslagna geometrin kommer att vara exakt så flexibel med hjälp av tekniska principer. Den noggrannhet som Winter insisterar på, säger hon, hjälper till att säkerställa att hans elever både bidrar till vetenskapen inom sitt område och utvecklar produkter som presterar lika bra som liknande eller bättre.

Winter tvingar också studenter som designar för tillväxtmarknader att resa minst två gånger om året för att mötas ansikte mot ansikte med människorna som kommer att använda eller tillverka produkterna de designar. Amos betonar att var och en av oss tillbringar tid med de människor som i slutändan kommer att använda våra produkter för att till fullo förstå deras behov i ett tidigt skede, och senare för att få feedback på idéer och prototyper, säger Olesnavage. Sådan feedback visade sig vara avgörande för att utveckla ett droppbevattningssystem för lantbrukare i Indien. Winter designar ett munstycke för att minska systemets vattentryckskrav så att det behöver mindre ström, och han hade planerat att konfigurera det för användning med tunna, billiga slangar. Men när indiska bönder vägde in fick han veta att den indiska regeringen subventionerar tjockare slangar, vilket bönder också föredrar eftersom det inte spricker när en oxe kliver på det. Du skulle inte lära dig dessa saker från ett datablad.

Det finns många tekniker – och jag är rädd att vi har uppfunnit några av dem – som ligger på hyllan eftersom vi inte har tänkt från A-till-Ö om det är prisvärt, om det är socialt acceptabelt, om det finns konkurrenter , säger Battelle's Wadsworth. Till hösten kommer Winter att undervisa i en forskarutbildning i global ingenjörskonst för att betona vikten av sådana socioekonomiska faktorer inom teknik för framväxande marknader och okända kulturer.

Sådana kurser är viktiga eftersom man inte har tänkt så mycket på processen att designa produkter för människor i fattiga, lantliga miljöer, säger J. Kim Vandiver, SM '69, PhD '75, dekan för grundforskning och chef för Edgerton Center, som hjälper studenter med ingenjörs- och serviceprojekt. Vi har sett massor av saker designade för utvecklingsländerna, säger han. En del av det är skräp. En del av det, själva designen är fantastisk, men de kan inte ta reda på hur man skalar upp den, hur man distribuerar den, hur man får leveranskedjan att fungera och hur man gör det till låg kostnad.

Winters fem-till-10-årsplan är att generalisera från fallstudier i hans labb och andra teknikorganisationer för att definiera designprinciper för användning i utvecklingsvärlden. I all den komplexitet vi hanterar, säger Wadsworth, är det en stor hjälp i den mån du kan skriva ner de grundläggande principerna för vad som fungerar.

Vintern lockades till en början in på fältet av svårigheten med rullstolsproblemet. När jag startade [LFC] var jag som, 'Man, det här är en galet svår ingenjörsutmaning', säger han. Det finns bara ingen enhet som fungerar så här, och vi försöker förnya teknik som har varit relativt oförändrad i cirka 140 år. Men idag är han lika driven av viljan att hjälpa människor. Att ge någon ett verktyg som drastiskt förändrar deras liv är verkligen, verkligen övertygande, säger han.

Det finns tekniska utmaningar i utvecklingsutrymmet som påverkar miljarder människor på ett sätt på liv eller död, och ingen vet hur man löser dem, tillägger han. Jag tror att det är ett riktigt bördigt område för forskning.

Dölj