L'accidentale umanitario

Entra nel laboratorio di Amos Winter in un dato giorno e potresti trovare l'assistente professore di ingegneria meccanica che lavora su un sistema di purificazione dell'acqua, un motore di un trattore diesel ad alta efficienza, piedi protesici o un ginocchio protesico che consente agli utenti di camminare con un'andatura naturale , che sta progettando per aiutare le persone nei paesi in via di sviluppo. Ma Winter non si proponeva di essere un benefattore. È successo per caso, uno scherzo del destino, più felice ma non meno inaspettato di una caduta da un albero, un incidente in moto o una febbre tropicale, ognuno dei quali potrebbe lasciare qualcuno bisognoso dell'invenzione per la quale è diventato famoso.

La Leveraged Freedom Chair, mostrata qui nel prototipo, consente ai motociclisti di viaggiare l'80% più velocemente o con il 50% in più di coppia.

Nel 2005, Winter aveva appena conseguito un master in ingegneria meccanica al MIT e voleva trascorrere l'estate con la sua ragazza di allora, che si trovava in Tanzania. Il Public Service Center del MIT lo ha aiutato ad arrivarci collegandolo con due organizzazioni che assistono le persone con disabilità; avevano bisogno di qualcuno che valutasse lo stato della tecnologia delle sedie a rotelle in quel paese. Winter ha parlato con i produttori e ha chiesto agli utenti in che misura i prodotti esistenti si adattano alle loro esigenze e ha visto molti margini di miglioramento.

Le sedie a rotelle convenzionali funzionavano bene all'interno, ma erano difficili da usare nelle aree rurali perché non consentivano agli utenti di attraversare un terreno irregolare. I tricicli a mano erano utili in quelle condizioni, ma erano troppo grandi per lavorare in casa. Il prodotto mancante era una sedia che funzionava bene sia su terreni pianeggianti che accidentati ed era abbastanza piccola da poter essere utilizzata all'interno. Dovrebbe anche essere semplice e facilmente riparabile e costare circa $ 200, poiché altre sedie a rotelle distribuite dalle organizzazioni umanitarie costano tra $ 150 e $ 300. Alcune sedie a rotelle fuoristrada di fascia alta hanno un sistema multi-ingranaggio come quello che potresti trovare su una mountain bike, che consente agli utenti di adattarsi facilmente a terreni diversi. Ma questa non era un'opzione qui: i treni a 10 velocità sono costosi, difficili da trovare in molti paesi in via di sviluppo e non abbastanza robusti.

Winter è tornato al MIT per il dottorato di ricerca e ha giocato con il problema per un anno e mezzo prima di pensare all'uso di due leve manuali. Ciascuna delle due ruote della sedia avrebbe un singolo ingranaggio collegato a una leva verticale che l'utente potrebbe spingere in avanti per la propulsione. Afferrare le leve vicino ai punti di articolazione per un movimento rapido su superfici lisce e impugnarle più in alto per una coppia maggiore sui terreni più difficili. La persona diventa il sistema di cambio marcia.

Mentre era ancora uno studente universitario, Winter ha creato il corso universitario Design in sedia a rotelle nei paesi in via di sviluppo e ha riunito un gruppo di studenti che hanno lavorato con lui su un prototipo e lo hanno portato in Tanzania, Kenya e Vietnam per testarlo. È stata una grande lezione per noi, dice. Avevamo creato questo prototipo, ne eravamo tutti entusiasti, in realtà avevamo già vinto un premio per questo, ma lo porti agli utenti e loro dicono 'No, questo non volerà'. troppo pesante, troppo difficile per entrare o uscire e troppo instabile sulle colline. L'esperienza ha sottolineato l'importanza di lavorare con gli utenti finali in ogni fase del processo. Winter ha continuato a farlo, ridisegnando con il feedback in mente e tornando in campo ripetutamente. La sedia della libertà con leva (LFC), come lo chiama lui, è diventato il suo obiettivo principale come postdoc presso la Singapore University of Technology and Design-MIT International Design Centre.

Amos Winter aiuta un nuovo utente LFC in India.

Ora, cinque anni dopo la costruzione del primo prototipo, la sedia è pronta per la produzione e la distribuzione in serie. È leggero ed economico, contiene parti di biciclette facilmente reperibili e utilizza una forma di acciaio che può essere facilmente riparata, come ho visto prima di pilotare la sedia intorno a un parcheggio innevato dietro l'edificio E34: un cerchione si era piegato durante il trasporto su un aeroplano, ma Winter lo riportò al suo posto in pochi secondi. E oltre a dirigere il laboratorio Global Engineering and Research (GEAR), che ha avviato al MIT nell'autunno del 2012 dopo essere entrato a far parte della facoltà, Winter è il principale consulente scientifico per Global Research Innovation & Technology (GRIT), una società che ha cofondato per gestire la distribuzione del LFC nelle aree in via di sviluppo.

È troppo presto per sapere quante persone potrebbero scegliere questa sedia quando viene presentata una varietà di opzioni, afferma Matt McCambridge, un ingegnere di Whirlwind Sedia a rotelle, uno dei gruppi di assistenza alla disabilità con cui Winter ha lavorato per la prima volta in Tanzania. Ma l'Organizzazione Mondiale della Sanità stima che ci siano 65 milioni di persone che hanno bisogno di una sedia a rotelle, dice, quindi se questa nuova tecnologia soddisfa anche le esigenze del 2% della popolazione, sono più di un milione di persone.

Winter, 33 anni, ha iniziato a fare cose in giovane età. Da bambino nel New Hampshire, ha giocato con i Lego, ha cucito animali imbalsamati e ha preso parte all'Odissea della mente, una competizione per la risoluzione di problemi che spesso prevedeva la costruzione di veicoli o strutture portanti. Ha riempito il suo tempo al liceo con tromba e sport, ma ha trascorso un'estate formativa costruendo un organo a canne alimentato da un aspirapolvere per un corso sulla fisica del suono e della musica a St. Paul's, una scuola di preparazione nel New Hampshire. Per la sua tesi di laurea alla Tufts, ha costruito un robot che poteva essere guidato a testa in giù e aveva un braccio pneumatico che poteva sollevare più di 100 libbre. Avrebbe gareggiato con lui nello show televisivo BattleBots , se non fosse stato cancellato quella primavera.

Quando Winter è tornato al MIT dopo il suo soggiorno in Tanzania, è tornato alla robotica per il suo progetto di dottorato, inventando RoboClam, un dispositivo di scavo sott'acqua che imita l'azione di un cannolicchio. Ha scoperto che aprendo e chiudendo il suo guscio alla giusta velocità, una vongola crea una sacca di sabbie mobili che le consente di muoversi efficacemente nel terreno. L'inverno ha replicato quell'effetto con i macchinari. Ora sta perfezionando il RoboClam per possibili applicazioni industriali: installazione di ancore, esplosione di miniere o installazione di attrezzature per la trivellazione petrolifera. Con persone come Amos, lavoreremo con lui su tutto ciò che vuole, in realtà, afferma Jeffrey Wadsworth, CEO di Battelle, l'istituto senza scopo di lucro che ha finanziato la maggior parte del progetto. Non so come stampi persone così. Se il mondo fosse pieno di Amos, saremmo in splendida forma.

Winter ammette che anche al di fuori del laboratorio, rimane un riduttore totale. (Gli piace armeggiare con la sua Porsche del 1987 e la Land Rover del 1987 e scherza sul fatto che la sua rimessa per carrozze acquistata di recente è un garage con una casa sopra.) Ha anche un debole per quelli che chiama musei stupidi legati all'ingegneria e ha condiviso quell'amore con i suoi studenti lo scorso autunno, quando ha guidato una visita al Larz Anderson Museum di Brookline, una vecchia rimessa per carrozze piena di automobili del 1900 circa. La cosa bella è che nessuno dei progetti di auto era standardizzato a quel tempo, dice. Hanno tutte queste soluzioni traballanti per trasmissioni, sospensioni e raffreddamento. Ha fatto riflettere i suoi studenti su come avrebbero funzionato quei progetti: abbiamo trascorso tipo due ore lì e siamo stati sgridati dal curatore perché eravamo sdraiati sul pavimento sotto un'auto. Avevano aggirato le corde di velluto e stavano avanzando lentamente sotto il telaio dell'auto, fissando a bocca aperta la sua insolita sospensione a molla di torsione. Questo è ciò che amo, dice. Quella meccanicità dell'ingegneria meccanica, vedere le macchine funzionare e capire perché funzionano in quel modo.

Ma come gli studenti del laboratorio GEAR di Winter imparano rapidamente, c'è molto di più nell'ingegneria meccanica che nella meccanica. Amos richiede che tutto ciò che facciamo nella nostra ricerca sia una decisione deliberata, afferma Katy Olesnavage '12, una studentessa laureata nel laboratorio GEAR. Sto progettando un piede protesico a basso costo. Non mi basta dirgli che voglio usare una certa geometria perché sarà flessibile; Devo mostrargli la letteratura che dice specificamente quanto dovrebbe essere flessibile e dimostrare che la geometria proposta sarà esattamente quella flessibile usando i principi di ingegneria. Il rigore su cui Winter insiste, dice, aiuta a garantire che i suoi studenti contribuiscano alla scienza del loro campo e sviluppino prodotti che funzionano allo stesso modo di quelli simili o migliori.

L'inverno spinge anche gli studenti che progettano per i mercati emergenti a viaggiare almeno due volte l'anno per incontrarsi faccia a faccia con le persone che utilizzeranno o realizzeranno i prodotti che stanno progettando. Amos sottolinea che ognuno di noi trascorre del tempo con le persone che alla fine utilizzeranno i nostri prodotti per comprendere appieno le loro esigenze nelle prime fasi e in seguito per ottenere feedback su idee e prototipi, afferma Olesnavage. Tale feedback si è rivelato fondamentale nello sviluppo di un sistema di irrigazione a goccia per gli agricoltori di sussistenza off-grid in India. Winter sta progettando un ugello per ridurre i requisiti di pressione dell'acqua del sistema in modo che richieda meno energia e aveva pianificato di configurarlo per l'uso con tubi sottili ed economici. Ma quando gli agricoltori indiani hanno pesato, ha appreso che il governo indiano sovvenziona tubi più spessi, che gli agricoltori preferiscono anche perché non si rompe quando un bue ci calpesta. Non impareresti queste cose da una scheda tecnica.

Ci sono molte tecnologie - e temo che ne abbiamo inventate alcune - che restano sugli scaffali perché non abbiamo fatto la ricerca dalla A alla Z pensando se è conveniente, se è socialmente accettabile, se ci sono concorrenti , dice Wadsworth di Battelle. In autunno, Winter terrà un corso di laurea in ingegneria globale per sottolineare l'importanza di tali fattori socioeconomici nell'ingegneria per i mercati emergenti e le culture sconosciute.

Classi del genere sono importanti perché non è stata data molta attenzione al processo di progettazione di prodotti per le persone in ambienti rurali poveri, afferma J. Kim Vandiver, SM '69, PhD '75, preside per la ricerca universitaria e direttore del Edgerton Center, che aiuta gli studenti con progetti di ingegneria e servizi. Abbiamo visto molte cose progettate per il mondo in via di sviluppo, dice. Alcuni sono spazzatura. In parte, il design stesso è fantastico, ma non riescono a capire come scalarlo, come distribuirlo, come far funzionare la catena di approvvigionamento e come farlo a basso costo.

Il piano quinquennale di Winter prevede di generalizzare dai casi di studio nel suo laboratorio e in altre organizzazioni tecnologiche per definire i principi di progettazione da utilizzare nei paesi in via di sviluppo. In tutta la complessità di cui ci occupiamo, dice Wadsworth, nella misura in cui puoi scrivere i principi fondamentali di ciò che funziona, questo è di grande aiuto.

Winter è stato inizialmente attirato sul campo dalla pura difficoltà del problema della sedia a rotelle. Quando ho iniziato [l'LFC] ero tipo, 'Amico, questa è una sfida ingegneristica pazzesca', dice. Non esiste un dispositivo che funzioni in questo modo e stiamo cercando di innovare una tecnologia che è rimasta relativamente invariata per circa 140 anni. Ma oggi è ugualmente guidato dal desiderio di aiutare le persone. Dare a qualcuno uno strumento che cambia drasticamente la loro vita è davvero, davvero avvincente, dice.

Ci sono sfide tecniche nello spazio di sviluppo che colpiscono miliardi di persone in un modo di vita o di morte, e nessuno sa come risolverle, aggiunge. Penso che sia un'area davvero fertile per la ricerca.

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