Der zufällige Humanitäre

Betreten Sie das Labor von Amos Winter an einem beliebigen Tag und finden Sie den Assistenzprofessor für Maschinenbau, der an einer Wasseraufbereitungsanlage, einem hocheffizienten Dieselmotor, einer Fußprothese oder einer Knieprothese arbeitet, die ein natürliches Gehen ermöglicht , die er alle entwickelt, um Menschen in Entwicklungsländern zu helfen. Aber Winter wollte kein Weltverbesserer sein. Es geschah durch Zufall, eine Wendung des Schicksals – glücklicher, aber nicht weniger unerwartet als ein Sturz von einem Baum, ein Motorradunfall oder ein tropisches Fieber, von denen jeder die Erfindung braucht, für die er am bekanntesten wurde.

Der Leveraged Freedom Chair

Der hier im Prototyp gezeigte Leveraged Freedom Chair lässt den Fahrer 80 Prozent schneller oder mit 50 Prozent mehr Drehmoment reisen.

Winter hatte 2005 gerade seinen Master in Maschinenbau am MIT gemacht und wollte den Sommer bei seiner damaligen Freundin, die in Tansania war, verbringen. Das Public Service Center des MIT half ihm, dorthin zu gelangen, indem es ihn mit zwei Organisationen zusammenbrachte, die Menschen mit Behinderungen unterstützen; sie brauchten jemanden, der den Stand der Rollstuhltechnologie in diesem Land bewertete. Winter sprach mit Herstellern und fragte Benutzer, wie gut bestehende Produkte ihren Anforderungen entsprechen – und sah viel Raum für Verbesserungen.



Herkömmliche Rollstühle funktionierten in Innenräumen gut, waren jedoch in ländlichen Gebieten schwer zu verwenden, da sie es den Benutzern nicht ermöglichten, unebenes Gelände zu überqueren. Unter diesen Bedingungen waren handbetriebene Dreiräder nützlich, aber sie waren zu groß, um in Innenräumen zu arbeiten. Das fehlende Produkt war ein Stuhl, der sowohl auf flachem als auch auf unwegsamem Gelände gut funktionierte und klein genug war, um ihn drinnen zu verwenden. Außerdem müsste er einfach und leicht zu reparieren sein – und etwa 200 Dollar kosten, da andere Rollstühle, die von Hilfsorganisationen verteilt werden, zwischen 150 und 300 Dollar kosten. Einige High-End-Offroad-Rollstühle verfügen über ein Mehrgangsystem, wie Sie es bei einem Mountainbike finden, sodass sich Benutzer leicht an unterschiedliche Gelände anpassen können. Aber das war hier keine Option: 10-Gang-Getriebe sind teuer, in vielen Entwicklungsländern schwer zu finden und nicht robust genug.

Winter kehrte für seine Doktorarbeit ans MIT zurück und spielte anderthalb Jahre mit dem Problem, bevor er auf die Idee kam, zwei Handhebel zu verwenden. Jedes der beiden Räder des Stuhls verfügt über ein einzelnes Zahnrad, das mit einem vertikalen Hebel verbunden ist, den der Benutzer zum Antrieb nach vorne drücken kann. Greifen Sie die Hebel in der Nähe der Drehpunkte für eine schnelle Bewegung auf glatten Oberflächen und greifen Sie sie höher, um ein höheres Drehmoment auf härterem Gelände zu erzielen. Der Mensch wird zum Schaltsystem.

Noch während seines Studiums schuf Winter den Bachelorstudiengang Rollstuhldesign in Entwicklungsländern und stellte eine Gruppe von Studenten zusammen, die mit ihm an einem Prototypen arbeiteten und ihn zum Testen nach Tansania, Kenia und Vietnam brachten. Es war eine großartige Lektion für uns, sagt er. Wir hatten diesen Prototyp erstellt, wir waren alle begeistert, wir hatten sogar schon einen Preis dafür gewonnen, aber man bringt ihn zu den Benutzern und sie sagen: 'Nein, das wird nicht fliegen.' zu schwer, zu schwer zum Ein- und Aussteigen und zu instabil auf Hügeln. Die Erfahrung machte deutlich, wie wichtig es ist, bei jedem Schritt mit den Endbenutzern zusammenzuarbeiten. Winter blieb am Ball, rekonstruierte mit Rücksicht auf das Feedback und kehrte immer wieder ins Feld zurück. Der Leveraged Freedom Chair (LFC), wie er es nennt, wurde sein Arbeitsschwerpunkt als Postdoc an der Singapore University of Technology and Design–MIT International Design Centre.

Amos Winter hilft einem neuen LFC-Benutzer in Indien

Amos Winter hilft einem neuen LFC-Benutzer in Indien.

Jetzt, fünf Jahre nach dem Bau des ersten Prototyps, ist der Stuhl bereit für die Massenproduktion und den Vertrieb. Er ist leicht und günstig, enthält leicht verfügbare Fahrradteile und besteht aus leicht zu reparierendem Stahl, wie ich sah, als ich den Stuhl über einen verschneiten Parkplatz hinter dem Gebäude E34 steuerte: Eine Felge hatte sich beim Weitertransport verbogen ein Flugzeug, aber Winter brachte es innerhalb von Sekunden wieder an seinen Platz. Neben der Leitung des Global Engineering and Research (GEAR)-Labors, das er im Herbst 2012 nach seinem Eintritt in die Fakultät am MIT eröffnete, ist Winter als wissenschaftlicher Chefberater für Global Research Innovation & Technology (GRIT) tätig, ein Unternehmen, das er Mitbegründer, um die Verteilung der LFC in Entwicklungsgebieten zu verwalten.

Es ist noch zu früh, um zu wissen, wie viele Menschen sich für diesen Stuhl entscheiden könnten, wenn er eine Vielzahl von Optionen bietet, sagt Matt McCambridge, ein Ingenieur bei Whirlwind Wheelchair, einer der Behindertenhilfegruppen, mit denen Winter erstmals in Tansania zusammenarbeitete. Aber die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass 65 Millionen Menschen einen Rollstuhl brauchen, sagt er. Wenn diese neue Technologie also nur den Bedarf von 2 Prozent der Bevölkerung deckt, sind das mehr als eine Million Menschen.

Winter, 33, begann schon in jungen Jahren mit der Herstellung von Sachen. Als Kind in New Hampshire spielte er mit Legos, nähte Stofftiere und nahm an Odyssey of the Mind teil, einem Problemlösungswettbewerb, bei dem es oft um den Bau von Fahrzeugen oder tragenden Strukturen ging. Er verbrachte seine Zeit in der High School mit Trompete und Sport, verbrachte jedoch einen prägenden Sommer damit, eine mit einem Staubsauger betriebene Pfeifenorgel für einen Kurs in Klang- und Musikphysik an der St. Paul's, einer Vorbereitungsschule in New Hampshire, zu bauen. Für seine Abschlussarbeit bei Tufts konstruierte er einen Roboter, der auf den Kopf gestellt werden konnte und einen pneumatischen Arm hatte, der mehr als 100 Pfund heben konnte. Er hätte damit in der TV-Show konkurriert BattleBots , wäre es nicht in diesem Frühjahr abgesagt worden.

Als Winter nach seiner Zeit in Tansania ans MIT zurückkehrte, wandte er sich für sein Promotionsprojekt wieder der Robotik zu und erfand RoboClam, ein Unterwasser-Grabgerät, das die Wirkung einer Messermuschel nachahmt. Er entdeckte, dass eine Muschel durch das Öffnen und Schließen ihrer Schale mit genau der richtigen Geschwindigkeit eine Treibsandtasche bildet, die es ihr ermöglicht, sich effizient durch den Boden zu bewegen. Winter hat diesen Effekt mit Maschinen nachgebildet. Jetzt verfeinert er die RoboClam für mögliche Industrieanwendungen – das Setzen von Ankern, das Sprengen von Minen oder die Installation von Ölbohrgeräten. Mit Leuten wie Amos arbeiten wir mit ihm an allem, was er will, sagt Jeffrey Wadsworth, CEO von Battelle, dem gemeinnützigen Institut, das den Großteil des Projekts finanziert hat. Ich weiß nicht, wie man solche Leute druckt. Wenn die Welt voller Amosen wäre, wären wir in wunderbarer Verfassung.

Winter gibt zu, dass er auch außerhalb des Labors ein totaler Getriebener ist. (Er bastelt gerne an seinem 1987er Porsche und 1987er Land Rover und scherzt, dass seine kürzlich gekaufte Kutsche eine Garage mit einem Haus oben ist.) seinen Studenten im vergangenen Herbst einen Ausflug ins Larz Anderson Museum in Brookline, eine alte Remise voller Autos aus der Zeit um 1900. Das Coole daran ist, dass keines der Autodesigns damals standardisiert war, sagt er. Sie haben all diese verrückten Lösungen für Getriebe, Federung und Kühlung. Er ließ seine Studenten überlegen, wie diese Entwürfe funktioniert hätten: Wir verbrachten dort ungefähr zwei Stunden und wurden vom Kurator angeschrien, weil wir unter einem Auto auf dem Boden lagen. Sie hatten die Samtseile umgangen und schlichen sich langsam unter das Fahrgestell des Autos und starrten die ungewöhnliche Torsionsfederaufhängung an. Das liebe ich, sagt er. Diese Mechanik des Maschinenbaus, Maschinen funktionieren zu sehen und zu verstehen, warum sie so arbeiten, wie sie es tun.

Aber wie Studenten im GEAR-Labor von Winter schnell lernen, ist Maschinenbau viel mehr als nur Mechanik. Amos verlangt, dass alles, was wir in unserer Forschung tun, eine bewusste Entscheidung ist, sagt Katy Olesnavage ’12, eine Doktorandin im GEAR-Labor. Ich entwerfe eine kostengünstige Fußprothese. Es reicht mir nicht, ihm zu sagen, dass ich eine bestimmte Geometrie verwenden möchte, weil sie flexibel ist; Ich muss ihm die Literatur zeigen, die speziell sagt, wie flexibel sie sein sollte, und beweisen, dass die vorgeschlagene Geometrie mit Hilfe technischer Prinzipien genau so flexibel sein wird. Die Strenge, auf die Winter beharrt, trägt dazu bei, dass seine Studenten sowohl zur Wissenschaft ihres Fachs beitragen als auch Produkte entwickeln, die genauso leistungsfähig sind wie ähnliche oder besser.

Der Winter zwingt Studenten, die für Schwellenländer designen, auch dazu, mindestens zweimal im Jahr zu reisen, um die Leute von Angesicht zu Angesicht zu treffen, die die Produkte verwenden oder herstellen, die sie entwerfen. Amos betont, dass jeder von uns Zeit mit den Leuten verbringt, die unsere Produkte letztendlich verwenden werden, um ihre Bedürfnisse in der Anfangsphase vollständig zu verstehen und später Feedback zu Ideen und Prototypen zu erhalten, sagt Olesnavage. Dieses Feedback erwies sich als entscheidend für die Entwicklung eines Tropfbewässerungssystems für netzferne Subsistenzbauern in Indien. Winter entwickelt eine Düse, um den Wasserdruckbedarf des Systems zu reduzieren, damit es weniger Strom benötigt, und er hatte geplant, es für den Einsatz mit dünnen, billigen Schläuchen zu konfigurieren. Aber als indische Bauern sich einmischten, erfuhr er, dass die indische Regierung dickere Rohre subventioniert, die die Bauern auch bevorzugen, weil sie nicht platzen, wenn ein Ochse darauf tritt. Diese Dinge würden Sie nicht aus einem Datenblatt lernen.

Es gibt viele Technologien – und ich fürchte, wir haben einige davon erfunden –, die im Regal stehen, weil wir nicht von A bis Z darüber nachgedacht haben, ob sie bezahlbar, ob sozialverträglich, ob es Konkurrenten gibt , sagt Battelles Wadsworth. Im Herbst wird Winter einen Graduiertenkurs zu Global Engineering unterrichten, um die Bedeutung solcher sozioökonomischer Faktoren im Engineering für Schwellenländer und unbekannte Kulturen hervorzuheben.

Solche Kurse sind wichtig, weil dem Prozess der Entwicklung von Produkten für Menschen in armen, ländlichen Umgebungen nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt wurde, sagt J. Kim Vandiver, SM '69, PhD '75, Dekan für Bachelor-Forschung und Direktor des Edgerton Center, das Studenten bei Ingenieur- und Dienstleistungsprojekten unterstützt. Wir haben viele Dinge gesehen, die für die Entwicklungsländer entwickelt wurden, sagt er. Einiges davon ist Schrott. Einiges davon, das Design selbst, ist großartig, aber sie können nicht herausfinden, wie man es skaliert, wie man es verteilt, wie man die Lieferkette zum Laufen bringt und wie man es zu geringen Kosten macht.

Winters Fünf- bis Zehn-Jahres-Plan sieht vor, Fallstudien in seinem Labor und anderen Technologieorganisationen zu verallgemeinern, um Konstruktionsprinzipien für den Einsatz in Entwicklungsländern zu definieren. Bei all der Komplexität, mit der wir es zu tun haben, sagt Wadsworth, ist es eine große Hilfe, wenn man die grundlegenden Prinzipien dessen, was funktioniert, aufschreiben kann.

Winter wurde zunächst durch die schiere Schwierigkeit des Rollstuhlproblems ins Feld gelockt. Als ich [the LFC] anfing, dachte ich: ‚Mann, das ist eine verrückte, harte technische Herausforderung‘, sagt er. Es gibt einfach kein Gerät, das so funktioniert, und wir versuchen, eine Technologie zu entwickeln, die seit etwa 140 Jahren relativ unverändert ist. Aber auch heute treibt ihn der Wunsch an, Menschen zu helfen. Jemandem ein Werkzeug zu geben, das sein Leben drastisch verändert, ist wirklich, wirklich überzeugend, sagt er.

Es gibt technische Herausforderungen im Entwicklungsbereich, die Milliarden von Menschen auf Leben und Tod betreffen, und niemand weiß, wie man sie löst, fügt er hinzu. Ich denke, das ist ein wirklich fruchtbares Gebiet für die Forschung.

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