Amos Winter: The cheap all-terrain wheelchair

Summary

El ingeniero mecánico Amos Winter, de MIT, aborda el desafío de crear una silla de ruedas accesible y económica para áreas rurales del mundo en desarrollo. Tras identificar la falta de opciones adecuadas, desarrolla la 'Leveraged Freedom Chair', una silla de ruedas que incorpora componentes de bicicleta de montaña y permite un desplazamiento eficiente en terrenos difíciles. Esta silla, que puede ser reparada con herramientas locales, es más rápida y eficiente que una silla de ruedas convencional, y su diseño simple y económico podría revolucionar la movilidad de personas con discapacidad en todo el mundo.

Takeaways

• 😀 La vida con una discapacidad física no es fácil, pero en países como Estados Unidos, hay ciertos servicios disponibles que facilitan la vida.
• 🏢 En edificios, se puede usar ascensores; en la calle, hay aceras adaptadas y medios de transporte accesibles para distancias mayores.
• 🌎 En el mundo en desarrollo, hay 40 millones de personas que necesitan una silla de ruedas pero no tienen una, especialmente en áreas rurales.
• 🛠️ El hablante comienza a investigar las sillas de ruedas en países en desarrollo en 2005, buscando una solución para áreas rurales.
• 🚴‍♂️ Se inspira en la bicicleta de montaña para crear una silla de ruedas eficiente en terrenos difíciles, utilizando una transmisión de engranajes.
• 💡 La solución clave es el uso de palancas que permiten un cambio de marcha manual, obteniendo una gran ventaja mecánica sin complejidad.
• 🔧 La silla de ruedas ideal es económica (menos de 200 dólares), se puede usar tanto al aire libre como en interiores y es fácil de reparar con herramientas locales.
• 🇬🇹 Se desarrolla la 'Leveraged Freedom Chair', probada en diversas regiones y adaptada según la retroalimentación de usuarios.
• 📈 Los datos muestran que la LFC es aproximadamente un 80% más rápida y un 40% más eficiente que una silla de ruedas estándar en terrenos difíciles.
• 🌐 La innovación se ve impulsada por las restricciones, llevando a un producto nuevo en un campo que no ha cambiado en cien años y que podría ser beneficioso incluso en países desarrollados.
• 🤝 El éxito del proyecto se debe a la participación de todos los interesados, desde la idea hasta la implementación, con el usuario final como punto de partida y de llegada.

Q & A

¿Por qué es desafiante vivir con una discapacidad física en áreas rurales del mundo en desarrollo?

Es desafiante porque las personas en áreas rurales del mundo en desarrollo carecen de las comodidades y dispositivos disponibles en países desarrollados, como ascensores, rampas y transporte accesible, lo que dificulta conectarse con la comunidad, el empleo y la educación.

¿Cuál fue la razón inicial del inventor para comenzar a investigar sillas de ruedas en países en desarrollo?

El inventor comenzó a investigar sillas de ruedas en países en desarrollo en 2005 después de pasar el verano evaluando el estado de la tecnología en Tanzania y darse cuenta de que no había un dispositivo diseñado para áreas rurales que pudiera moverse eficientemente en diferentes tipos de terreno.

¿Qué características hacen que una bicicleta de montaña sea adecuada para el terreno difícil?

Una bicicleta de montaña es adecuada para el terreno difícil debido a su tren de engranajes, lo que permite cambiar a un engranaje bajo para escalar colinas o atravesar barro o arena, y a un engranaje alto para alcanzar velocidades más altas en superficies planas.

¿Por qué los productos disponibles en los EE. UU. no resultaron adecuados para su transferencia a los países en desarrollo según el guion?

Los productos disponibles en los EE. UU. resultaron demasiado caros para su transferencia a los países en desarrollo, donde se necesitaba un producto inferior a 200 dólares que pudiera manejar diferentes tipos de terreno y ser utilizado tanto al aire libre como en interiores.

¿Cuál es la solución propuesta para permitir que una silla de ruedas sea eficiente tanto en terrenos ásperos como en interiores?

La solución propuesta es el uso de palancas que permiten a los usuarios ajustar la longitud efectiva de la palanca para obtener un engranaje bajo o alto, lo que les permite adaptarse a diferentes condiciones de terreno y a la necesidad de manejar en espacios reducidos.

¿Cómo es que la silla de ruedas Leveraged Freedom Chair (LFC) permite a los usuarios adaptarse a diferentes terrenos?

La LFC permite a los usuarios adaptarse a diferentes terrenos al permitirles ajustar la posición de sus manos en las palancas para cambiar la velocidad y el torque, lo que les permite moverse eficientemente tanto en terrenos planos como en terrenos difíciles.

¿Por qué es importante que la LFC sea fácil de reparar en áreas rurales?

Es importante que la LFC sea fácil de reparar en áreas rurales para garantizar que los usuarios puedan mantener y reparar la silla utilizando herramientas, materiales y conocimientos locales, lo que aumenta la durabilidad y accesibilidad del producto.

¿Cómo se convirtió la LFC en una silla de ruedas convencional para su uso en interiores?

Para su uso en interiores, la LFC se convierte en una silla de ruedas convencional retirando las palancas del sistema de transmisión y guardándolas en el marco, lo que permite una maniobras más sencillas y un uso indistinguible de una silla de ruedas estándar.

¿Qué lecciones importantes se aprendieron durante el desarrollo de la LFC según el guion?

Dos lecciones importantes aprendidas fueron: 1) La combinación de ingeniería científica rigurosa y análisis con diseño centrada en el usuario, enfocado en factores sociales, de uso y económicos, es esencial para el éxito del producto. 2) Las restricciones en el diseño impulsan la innovación, llevando a un producto fundamentalmente nuevo en un espacio que no ha cambiado en cien años.

¿Cómo se involucraron a los diferentes actores en el proceso de desarrollo y comercialización de la LFC?

Se involucraron a los usuarios finales, académicos, firmas de diseño de productos, organizaciones no gubernamentales y grandes fabricantes para colaborar en la idea, validación, comercialización y difusión de la tecnología, asegurando que el producto cumpliera con las necesidades de los usuarios y se pudiera producir y reparar a escala.

¿Cómo demostró el guion que la LFC mejoró significativamente la vida de los usuarios en áreas rurales?

El guion comparte el caso de Ashok, quien después de sufrir una lesión medular, pudo volver a trabajar y proveer para su familia gracias a la LFC, lo que demuestra el impacto positivo de la silla de ruedas en la independencia y la movilidad de los usuarios en áreas rurales.

Outlines

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😀 Accesibilidad en los EE.UU. y la necesidad mundial

El primer párrafo destaca la dificultad de vivir con una discapacidad física en cualquier lugar del mundo, pero resalta las ventajas que ofrece el sistema de accesibilidad en los Estados Unidos, como ascensores, rampas y transporte público accesible. Sin embargo, señala la brecha en el acceso a sillas de ruedas en el mundo en desarrollo, donde 40 millones de personas necesitan una pero no tienen una, especialmente en áreas rurales con terrenos difíciles. El narrador, un ingeniero mecánico de MIT, describe su experiencia evaluando la tecnología en Tanzania y su deseo de crear una silla de ruedas adecuada para áreas rurales, inspirándose en las bicicletas de montaña para abordar la problemática de terrenos variados.

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🛠️ Innovación en la silla de ruedas para el mundo en desarrollo

El segundo párrafo narra el proceso de innovación y desarrollo del 'Leveraged Freedom Chair', una silla de ruedas diseñada para el terreno rural, que utiliza componentes de bicicleta de montaña para adaptarse a diferentes terrenos y ofrecer una ventaja mecánica significativa. El diseño se centra en ser económico, sencillo y reparable con herramientas locales. Se describe cómo el usuario, al ser la máquina compleja del sistema, puede ajustar la posición de sus manos en los palancas para cambiar entre velocidad y tracción. Además, se menciona la importancia de la prueba de campo y la retroalimentación de los usuarios para perfeccionar el diseño, así como la colaboración con diferentes partes interesadas para llevar el producto al mercado.

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🌟 El impacto social y económico de la LFC en la vida de las personas

El tercer párrafo presenta el impacto práctico de la LFC en la vida de las personas con discapacidad en el mundo en desarrollo. Se destaca el caso de Ashok, un sastre que, después de una lesión medular, pudo volver a trabajar y sostener a su familia gracias a la LFC, que le permitió superar el terreno difícil para llegar a su trabajo. Este ejemplo ilustra cómo la LFC no solo mejora la movilidad, sino también la capacidad de los usuarios para participar en la vida laboral y social, promoviendo la independencia y la dignidad.

Keywords

💡Discapacidad física

La discapacidad física se refiere a una limitación en la función física debido a una lesión o condición médica. En el video, se discute cómo las personas con discapacidad física enfrentan dificultades en el mundo desarrollado y en áreas rurales del mundo en desarrollo, donde las soluciones para mejorar su movilidad son esenciales.

💡Accesibilidad

La accesibilidad hace referencia a las características del entorno construido que permiten a las personas con discapacidad o limitaciones físicas usar, llegar y disfrutar de los espacios y servicios de manera igualitaria. El guion destaca cómo los Estados Unidos cuenta con facilidades como ascensores y transporte público accesible, mientras que en el mundo en desarrollo hay una falta de estas soluciones.

💡Rural

El término 'rural' se refiere a áreas geográficas lejos de las ciudades y con una densidad de población más baja. En el contexto del video, la mayoría de las personas que necesitan sillas de ruedas pero no las tienen viven en áreas rurales, donde la falta de infraestructura hace que la movilidad sea un desafío.

💡Silla de ruedas

Una silla de ruedas es un dispositivo móvil con ruedas que permite a las personas con discapacidad o lesiones que afecten su movilidad, moverse de un lugar a otro. El video se centra en la creación de una silla de ruedas que sea adecuada para el terreno difícil y las condiciones económicas de los países en desarrollo.

💡Ingeniería mecánica

La ingeniería mecánica es una rama de la ingeniería que se enfoca en el diseño, análisis, fabricación y mantenimiento de sistemas y componentes mecánicos. El narrador del video, siendo ingeniero mecánico, utiliza sus conocimientos para desarrollar una silla de ruedas mejorada para áreas rurales.

💡Bici de montaña

Una bici de montaña es un tipo de bicicleta diseñada para terrenos irregulares y off-road. En el video, se menciona que la bici de montaña es una inspiración para el diseño de la silla de ruedas, debido a su sistema de cambios de marchas que permite adaptarse a diferentes tipos de terreno.

💡Lever

Un lebrel es una barra rígida que se utiliza para transmitir fuerza o movimiento, y es fundamental en el diseño de la silla de ruedas presentada en el video. Los lebrels permiten a los usuarios generar una gran cantidad de torque con un esfuerzo menor, lo que facilita el movimiento en terrenos difíciles.

💡Leveraged Freedom Chair (LFC)

La LFC es el nombre de la silla de ruedas innovadora desarrollada en el video. Esta silla utiliza lebrels para proporcionar un gran rendimiento en terrenos difíciles y se puede convertir en una silla de ruedas estándar para uso indoor, destacando la importancia de la innovación en el diseño de soluciones para personas con discapacidad.

💡Desarrollo de producto

El desarrollo de producto se refiere al proceso de ideación, diseño, prototipado, prueba y comercialización de un nuevo producto. El video narra el proceso de desarrollo de la LFC, desde la identificación del problema hasta la producción y pruebas de campo con usuarios finales.

💡Innovación

La innovación es el proceso de crear algo nuevo o mejorar algo existente, generalmente para satisfacer una necesidad o resolver un problema. El video muestra cómo la limitación de成本低推動了 la innovación en el diseño de la LFC, creando un producto que es accesible y efectivo tanto en el mundo desarrollado como en el en desarrollo.

💡Prototipo

Un prototipo es una versión preliminar o modelo de un producto que se utiliza para pruebas y demostraciones. En el video, se menciona el proceso de creación y prueba de prototipos de la LFC, lo que resultó en mejoras significativas en el diseño final.

💡Diseño centrada en el usuario

El diseño centrada en el usuario es un enfoque en el que los usuarios finales son el núcleo del proceso de diseño, asegurando que el producto satisfaga sus necesidades y expectativas. El video destaca cómo la retroalimentación de los usuarios con discapacidad fue crucial para el éxito de la LFC.

💡Biomecánica

La biomecánica es la aplicación de principios de ingeniería y ciencias para el estudio del movimiento humano. En el video, se utiliza la biomecánica para evaluar el rendimiento de la LFC, midiendo la eficiencia y velocidad de los usuarios en comparación con sillas de ruedas convencionales.

💡Comercialización

La comercialización es el proceso de introducir un producto en el mercado y promocionarlo para que sea comprado por los consumidores. El video describe cómo se establecieron colaboraciones con diferentes organizaciones y empresas para comercializar y distribuir la LFC a nivel mundial.

Highlights

Vivir con una discapacidad física no es fácil, pero en países como Estados Unidos hay ciertos servicios que facilitan la vida.

En el mundo en desarrollo, 40 millones de personas necesitan una silla de ruedas pero no tienen una.

Las sillas de ruedas disponibles para estas personas no están diseñadas para el terreno difícil y se rompen rápidamente.

El inventor visitó Tanzania en 2005 y descubrió la necesidad de una silla de ruedas adecuada para áreas rurales.

La silla de ruedas ideal debería poder viajar a gran velocidad y eficientemente en varios tipos de terreno.

Se inspiró en las bicicletas de montaña para crear una silla de ruedas con componentes similares.

La silla de ruedas Leveraged Freedom Chair fue desarrollada con tecnología simple y económica.

La silla permite a los usuarios generar una gran cantidad de torque al moverse en terrenos difíciles.

El usuario es la máquina compleja del sistema, controlando la velocidad y el torque a través de las palancas.

La silla se puede convertir en una silla de ruedas estándar para uso indoor simplemente retirando las palancas.

El diseño de la silla se centra en la accesibilidad y la facilidad de uso tanto en entornos rurales como urbanos.

La silla Leveraged Freedom Chair es 80% más rápida y 40% más eficiente que una silla de ruedas convencional en terrenos difíciles.

El diseño se vio impulsado por las restricciones de bajo costo y versatilidad, lo que llevó a una innovación en el espacio de las sillas de ruedas.

Se trabajó con Continuum para crear una versión de alta gama para el mercado desarrollado.

La colaboración con todos los stakeholders, desde la idea hasta la implementación, fue clave para el éxito del proyecto.

La silla fue probada con un 90% de adopción en India, donde los usuarios prefirieron la LFC sobre sus sillas de ruedas convencionales.

El caso de Ashok, un usuario de la silla LFC, demuestra cómo la tecnología puede cambiar vidas, permitiéndole volver a trabajar y proveer para su familia.

Transcripts

Translator: Joseph Geni Reviewer: Morton Bast

Living with a physical disability isn't easy

anywhere in the world,

but if you live in a country like the United States,

there's certain appurtenances available to you that do make life easier.

So if you're in a building, you can take an elevator.

If you're crossing the street, you have sidewalk cutouts.

And if you have to travel some distance farther

than you can do under your own power, there's accessible vehicles,

and if you can't afford one of those,

there's accessible public transportation.

But in the developing world, things are quite different.

There's 40 million people who need a wheelchair but don't have one,

and the majority of these people live in rural areas,

where the only connections to community, to employment, to education,

are by traveling long distances on rough terrain

often under their own power.

And the devices usually available to these people

are not made for that context, break down quickly,

and are hard to repair.

I started looking at wheelchairs in developing countries in 2005,

when I spent the summer assessing the state of technology in Tanzania,

and I talked to wheelchair users, wheelchair manufacturers, disability groups,

and what stood out to me

is that there wasn't a device available

that was designed for rural areas, that could go fast

and efficiently on many types of terrain.

So being a mechanical engineer,

being at MIT and having lots of resources available to me,

I thought I'd try to do something about it.

Now when you're talking about trying to travel

long distances on rough terrain,

I immediately thought of a mountain bike,

and a mountain bike's good at doing this

because it has a gear train,

and you can shift to a low gear if you have to climb a hill

or go through mud or sand

and you get a lot of torque but a low speed.

And if you want to go faster, say on pavement,

you can shift to a high gear,

and you get less torque, but higher speeds.

So the logical evolution here

is to just make a wheelchair with mountain bike components,

which many people have done.

But these are two products available in the U.S. that

would be difficult to transfer into developing countries

because they're much, much too expensive.

And the context I'm talking about is where

you need to have a product that is less than 200 dollars.

And this ideal product would also be able to go

about five kilometers a day so you could get to your job, get to school,

and do it on many, many different types of terrain.

But when you get home or want to go indoors at your work,

it's got to be small enough and maneuverable enough to use inside.

And furthermore, if you want it to last a long time out in rural areas,

it has to be repairable using the local tools, materials and knowledge

in those contexts.

So the real crux of the problem here is,

how do you make a system that's a simple device

but gives you a large mechanical advantage?

How do you make a mountain bike for your arms

that doesn't have the mountain bike cost and complexity?

So as is the case with simple solutions,

oftentimes the answer is right in front of your face, and for us it was levers.

We use levers all the time, in tools, doorknobs, bicycle parts.

And that moment of inspiration, that key invention moment,

was when I was sitting in front of my design notebook

and I started thinking about somebody grabbing a lever,

and if they grab near the end of the lever,

they can get an effectively long lever

and produce a lot of torque as they push back and forth,

and effectively get a low gear.

And as they slide their hand down the lever,

they can push with a smaller effective lever length,

but push through a bigger angle every stroke,

which makes a faster rotational speed, and gives you an effective high gear.

So what's exciting about this system

is that it's really, really mechanically simple,

and you could make it using technology

that's been around for hundreds of years.

So seeing this in practice,

this is the Leveraged Freedom Chair that,

after a few years of development,

we're now going into production with,

and this is a full-time wheelchair user --

he's paralyzed -- in Guatemala,

and you see he's able to traverse pretty rough terrain.

Again, the key innovation of this technology is that when he wants to go fast,

he just grabs the levers near the pivots and goes through a big angle every stroke,

and as the going gets tougher, he just slides his hands up the levers,

creates more torque, and kind of bench-presses his way

out of trouble through the rough terrain.

Now the big, important point here is that

the person is the complex machine in this system.

It's the person that's sliding his hands up and down the levers,

so the mechanism itself can be very simple

and composed of bicycle parts you can get anywhere in the world.

Because those bicycle parts

are so ubiquitously available, they're super-cheap.

They're made by the gazillions in China and India,

and we can source them anywhere in the world,

build the chair anywhere, and most importantly repair it,

even out in a village with a local bicycle mechanic

who has local tools, knowledge and parts available.

Now, when you want to use the LFC indoors,

all you have to do is pull the levers out of the drivetrain,

stow them in the frame, and it converts into a normal wheelchair

that you can use just like any other normal wheelchair,

and we sized it like a normal wheelchair,

so it's narrow enough to fit through a standard doorway,

it's low enough to fit under a table,

and it's small and maneuverable enough to fit in a bathroom

and this is important so the user can get up close to a toilet,

and be able to transfer off

just like he could in a normal wheelchair.

Now, there's three important points that I want to stress

that I think really hit home in this project.

The first is that this product works well because

we were effectively able to combine

rigorous engineering science and analysis with user-centered design

focused on the social and usage and economic factors

important to wheelchair users in the developing countries.

So I'm an academic at MIT, and I'm a mechanical engineer,

so I can do things like look at the type of terrain you want to travel on,

and figure out how much resistance it should impose,

look at the parts we have available and mix and match them

to figure out what sort of gear trains we can use,

and then look at the power and force you can get out of your upper body

to analyze how fast you should be able to go in this chair

as you put your arms up and down the levers.

So as a wet-behind-the-ears student, excited,

our team made a prototype,

brought that prototype to Tanzania, Kenya and Vietnam in 2008,

and found it was terrible

because we didn't get enough input from users.

So because we tested it with wheelchair users,

with wheelchair manufacturers, we got that feedback from them,

not just articulating their problems, but articulating their solutions,

and worked together to go back to the drawing board and make a new design,

which we brought back to East Africa in '09

that worked a lot better than a normal wheelchair on rough terrain,

but it still didn't work well indoors because it was too big,

it was heavy, it was hard to move around,

so again with that user feedback, we went back to the drawing board,

came up with a better design, 20 pounds lighter,

as narrow as a regular wheelchair, tested that in a field trial in Guatemala,

and that advanced the product to the point

where we have now that it's going into production.

Now also being engineering scientists,

we were able to quantify the performance benefits of the Leveraged Freedom Chair,

so here are some shots of our trial in Guatemala

where we tested the LFC on village terrain,

and tested people's biomechanical outputs,

their oxygen consumption, how fast they go,

how much power they're putting out,

both in their regular wheelchairs and using the LFC,

and we found that the LFC is about 80 percent faster

going on these terrains than a normal wheelchair.

It's also about 40 percent more efficient than a regular wheelchair,

and because of the mechanical advantage you get from the levers,

you can produce 50 percent higher torque

and really muscle your way through the really, really rough terrain.

Now the second lesson that we learned in this is that

the constraints on this design really push the innovation,

because we had to hit such a low price point,

because we had to make a device that could travel

on many, many types of terrain but still be usable indoors,

and be simple enough to repair,

we ended up with a fundamentally new product,

a new product that is an innovation

in a space that really hasn't changed in a hundred years.

And these are all merits that are not just good in the developing world.

Why not in countries like the U.S. too?

So we teamed up with Continuum,

a local product design firm here in Boston

to make the high-end version, the developed world version,

that we'll probably sell primarily in the U.S. and Europe,

but to higher-income buyers.

And the final point I want to make is that I think

this project worked well because we engaged

all the stakeholders that buy into this project and are important to consider

in bringing the technology from inception of an idea

through innovation, validation, commercialization and dissemination,

and that cycle has to start and end with end users.

These are the people that define the requirements of the technology,

and these are the people that have to give the thumbs-up at the end,

and say, "Yeah, it actually works. It meets our needs."

So people like me in the academic space,

we can do things like innovate and analyze and test,

create data and make bench-level prototypes,

but how do you get that bench-level prototype to commercialization?

So we need gap-fillers like Continuum that can work on commercializing,

and we started a whole NGO to bring our chair to market --

Global Research Innovation Technology --

and then we also teamed up with a big manufacturer in India, Pinnacle Industries,

that's tooled up now to make 500 chairs a month

and will make the first batch of 200 next month,

which will be delivered in India.

And then finally, to get this out to the people in scale,

we teamed up with the largest disability organization

in the world, Jaipur Foot.

Now what's powerful about this model

is when you bring together all these stakeholders

that represent each link in the chain

from inception of an idea

all the way to implementation in the field,

that's where the magic happens.

That's where you can take a guy like me, an academic,

but analyze and test and create a new technology

and quantitatively determine how much better the performance is.

You can connect with stakeholders like the manufacturers

and talk with them face-to-face and leverage their

local knowledge of manufacturing practices and their clients

and combine that knowledge with our engineering knowledge

to create something greater than either of us could have done alone.

And then you can also engage the end user

in the design process, and not just ask him what he needs,

but ask him how he thinks it can be achieved.

And this picture was taken in India in our last field trial,

where we had a 90-percent adoption rate where people

switched to using our Leveraged Freedom Chair over their normal wheelchair,

and this picture specifically is of Ashok,

and Ashok had a spinal injury when he fell out of a tree,

and he had been working at a tailor, but once he was injured

he wasn't able to transport himself from his house

over a kilometer to his shop in his normal wheelchair.

The road was too rough.

But the day after he got an LFC, he hopped in it,

rode that kilometer, opened up his shop

and soon after landed a contract to make school uniforms

and started making money, started providing for his family again.

Ashok: You also encouraged me to work.

I rested for a day at home.

The next day I went to my shop.

Now everything is back to normal.

Amos Winter: And thank you very much for having me today.

(Applause)