L'humanitaire accidentel

Entrez dans le laboratoire d'Amos Winter n'importe quel jour et vous pourriez trouver le professeur adjoint de génie mécanique travaillant sur un système de purification de l'eau, un moteur de tracteur diesel à haute efficacité, des pieds prothétiques ou un genou prothétique qui permet aux utilisateurs de marcher avec une démarche naturelle , tout ce qu'il conçoit pour aider les gens dans le monde en développement. Mais Winter n'avait pas pour objectif d'être un bienfaiteur. C'est arrivé par accident, un coup du sort - plus heureux mais non moins inattendu qu'une chute d'un arbre, un accident de moto ou une fièvre tropicale, tout cela pourrait laisser quelqu'un ayant besoin de l'invention pour laquelle il est devenu le plus connu.

Le Leveraged Freedom Chair, présenté ici en prototype, permet aux cyclistes de voyager 80 pour cent plus vite ou avec 50 pour cent de couple en plus.

En 2005, Winter venait d'obtenir sa maîtrise en génie mécanique au MIT et voulait passer l'été avec sa petite amie d'alors, qui était en Tanzanie. Le Centre de service public du MIT l'a aidé à y parvenir en le mettant en contact avec deux organisations qui aident les personnes handicapées ; ils avaient besoin de quelqu'un pour évaluer l'état de la technologie des fauteuils roulants dans ce pays. Winter s'est entretenu avec les fabricants et a demandé aux utilisateurs dans quelle mesure les produits existants répondaient à leurs besoins et a vu beaucoup de place à l'amélioration.

Les fauteuils roulants conventionnels fonctionnaient bien à l'intérieur, mais ils étaient difficiles à utiliser dans les zones rurales car ils ne permettaient pas aux utilisateurs de traverser un sol inégal. Les tricycles à pédales étaient utiles dans ces conditions, mais ils étaient trop gros pour fonctionner à l'intérieur. Le produit manquant était une chaise qui fonctionnait bien sur les terrains plats et accidentés et était assez petite pour être utilisée à l'intérieur. Il devrait également être simple et facilement réparable et coûter environ 200 $, car les autres fauteuils roulants distribués par les organisations d'aide coûtent entre 150 $ et 300 $. Certains fauteuils roulants tout-terrain haut de gamme ont un système à plusieurs vitesses comme celui que l'on trouve sur un vélo de montagne, permettant aux utilisateurs de s'adapter facilement à différents terrains. Mais ce n'était pas une option ici : les trains à 10 vitesses sont chers, difficiles à trouver dans de nombreux pays en développement et pas assez robustes.

Winter est retourné au MIT pour son doctorat et a joué avec le problème pendant un an et demi avant d'avoir l'idée d'utiliser deux leviers portables. Chacune des deux roues de la chaise aurait un seul engrenage connecté à un levier vertical que l'utilisateur pourrait pousser vers l'avant pour la propulsion. Saisissez les leviers près des points de pivot pour un mouvement rapide sur des surfaces lisses, et saisissez-les plus haut pour un couple plus important sur des terrains plus difficiles. La personne devient le système de changement de vitesse.

Alors qu'il était encore étudiant diplômé, Winter a créé le cours de premier cycle Conception de fauteuils roulants dans les pays en développement et a réuni un groupe d'étudiants qui ont travaillé avec lui sur un prototype et l'ont emmené en Tanzanie, au Kenya et au Vietnam pour le tester. Ce fut une grande leçon pour nous, dit-il. Nous avions créé ce prototype, nous étions tous enthousiastes à ce sujet, nous avions déjà remporté un prix pour cela, mais vous l'apportez aux utilisateurs et ils se disent : « Non, ça ne va pas voler. » C'était trop lourd, trop difficile à monter ou à descendre et trop instable sur les pentes. L'expérience a souligné l'importance de travailler avec les utilisateurs finaux à chaque étape du processus. Winter a continué, repensant la conception en tenant compte des commentaires et retournant sur le terrain à plusieurs reprises. La chaise de liberté à effet de levier (LFC), comme il l'appelle, est devenu son objectif principal en tant que postdoctorant à l'Université de technologie et de design de Singapour-MIT International Design Centre.

Amos Winter aide un nouvel utilisateur de LFC en Inde.

Aujourd'hui, cinq ans après la construction du premier prototype, la chaise est prête pour la production et la distribution de masse. Il est léger et bon marché, contient des pièces de vélo facilement disponibles et utilise une forme d'acier qui peut être facilement réparée, comme je l'ai vu avant de piloter la chaise autour d'un parking enneigé derrière le bâtiment E34 : une jante de roue s'était tordue lors du transport sur un avion, mais Winter l'a remis en place en quelques secondes. Et en plus de diriger le laboratoire Global Engineering and Research (GEAR), qu'il a commencé au MIT à l'automne 2012 après avoir rejoint la faculté, Winter est le conseiller scientifique en chef de Global Research Innovation & Technology (GRIT), une entreprise qu'il cofondé pour gérer la distribution du LFC dans les zones en développement.

Il est trop tôt pour savoir combien de personnes pourraient choisir ce fauteuil lorsqu'on leur présente une variété d'options, explique Matt McCambridge, ingénieur chez Whirlwind Wheelchair, l'un des groupes d'aide aux personnes handicapées avec qui Winter a travaillé pour la première fois en Tanzanie. Mais l'Organisation mondiale de la santé estime qu'il y a 65 millions de personnes qui ont besoin d'un fauteuil roulant, dit-il, donc si cette nouvelle technologie répond aux besoins de même 2% de la population, c'est plus d'un million de personnes.

Winter, 33 ans, a commencé à faire des trucs à un jeune âge. Enfant du New Hampshire, il jouait avec des Legos, cousait des animaux en peluche et participait à Odyssey of the Mind, une compétition de résolution de problèmes qui impliquait souvent la construction de véhicules ou de structures porteuses. Il a passé son temps au lycée avec de la trompette et des sports, mais a passé un été formateur à construire un orgue à tuyaux alimenté par un aspirateur pour un cours sur la physique du son et de la musique à St. Paul's, une école préparatoire dans le New Hampshire. Pour sa thèse à Tufts, il a construit un robot qui pouvait être conduit à l'envers et avait un bras pneumatique qui pouvait soulever plus de 100 livres. Il aurait rivalisé avec elle dans l'émission télévisée Robots de combat , s'il n'avait pas été annulé ce printemps-là.

Lorsque Winter est revenu au MIT après son séjour en Tanzanie, il est retourné à la robotique pour son projet de doctorat, inventant RoboClam, un dispositif de creusement sous l'eau qui imite l'action d'un couteau. Il a découvert qu'en ouvrant et en fermant sa coquille à la bonne vitesse, une palourde crée une poche de sable mouvant qui lui permet de se déplacer efficacement dans le sol. Winter a reproduit cet effet avec des machines. Il affine maintenant le RoboClam pour d'éventuelles applications industrielles – pose d'ancres, explosion de mines ou installation d'équipements de forage pétrolier. Avec des gens comme Amos, nous travaillerons avec lui sur tout ce qu'il veut, vraiment, déclare Jeffrey Wadsworth, PDG de Battelle, l'institut à but non lucratif qui a financé l'essentiel du projet. Je ne sais pas comment vous imprimez des gens comme ça. Si le monde était plein d'Amos, nous serions en pleine forme.

Winter admet que même en dehors du laboratoire, il reste un réducteur total. (Il aime bricoler sa Porsche 1987 et sa Land Rover 1987 et plaisante en disant que sa remise récemment achetée est un garage avec une maison au-dessus.) ses étudiants l'automne dernier lorsqu'il a dirigé un voyage au musée Larz Anderson à Brookline, une vieille remise remplie de voitures d'environ 1900. Ce qui est cool, c'est qu'aucun des modèles de voitures n'était standardisé à l'époque, dit-il. Ils ont toutes ces solutions bancales pour les transmissions, la suspension et le refroidissement. Il a demandé à ses étudiants de réfléchir à la façon dont ces conceptions auraient fonctionné : nous avons passé, genre, deux heures là-bas et nous nous sommes fait crier dessus par le conservateur parce que nous étions allongés sur le sol sous une voiture. Ils avaient contourné les cordes de velours et avançaient lentement sous le train d'atterrissage de la voiture, bouche bée devant sa suspension à ressort de torsion inhabituelle. C'est ce que j'aime, dit-il. Cette mécanique de l'ingénierie mécanique, voir les machines fonctionner et comprendre pourquoi elles fonctionnent comme elles le font.

Mais comme les étudiants du laboratoire GEAR de Winter l'apprennent rapidement, le génie mécanique est bien plus que la mécanique. Amos exige que tout ce que nous faisons dans nos recherches soit une décision délibérée, déclare Katy Olesnavage '12, une étudiante diplômée du laboratoire GEAR. Je conçois un pied prothétique à bas prix. Il ne me suffit pas de lui dire que je veux utiliser une certaine géométrie car elle sera flexible ; Je dois lui montrer la littérature qui dit spécifiquement à quel point elle devrait être flexible et prouver que la géométrie proposée sera exactement aussi flexible en utilisant les principes d'ingénierie. La rigueur sur laquelle Winter insiste, dit-elle, permet de s'assurer que ses étudiants contribuent à la fois à la science de leur domaine et développent des produits aussi performants que des produits similaires ou meilleurs.

L'hiver pousse également les étudiants qui conçoivent pour les marchés émergents à voyager au moins deux fois par an pour rencontrer face à face les personnes qui utiliseront ou fabriqueront les produits qu'ils conçoivent. Amos souligne que chacun d'entre nous passe du temps avec les personnes qui utiliseront finalement nos produits pour bien comprendre leurs besoins au début, et plus tard pour obtenir des commentaires sur les idées et les prototypes, explique Olesnavage. Un tel retour d'information s'est avéré essentiel dans le développement d'un système d'irrigation goutte à goutte pour les agriculteurs de subsistance hors réseau en Inde. Winter est en train de concevoir une buse pour réduire les exigences de pression d'eau du système afin qu'il ait besoin de moins d'énergie, et il avait prévu de la configurer pour une utilisation avec des tubes minces et bon marché. Mais lorsque les agriculteurs indiens sont intervenus, il a appris que le gouvernement indien subventionnait des tubes plus épais, que les agriculteurs préfèrent également car ils n'éclatent pas lorsqu'un bœuf marche dessus. Vous n'apprendriez pas ces choses à partir d'une fiche technique.

Il existe de nombreuses technologies—et je crains que nous n'en ayons inventé certaines—qui reposent sur des étagères parce que nous n'avons pas fait le chemin de A à Z pour savoir si c'est abordable, si c'est socialement acceptable, s'il y a des concurrents , dit Wadsworth de Battelle. À l'automne, Winter donnera un cours d'études supérieures sur l'ingénierie mondiale pour souligner l'importance de ces facteurs socio-économiques en ingénierie pour les marchés émergents et les cultures inconnues.

Des cours comme celui-ci sont importants car peu de réflexion approfondie a été consacrée au processus de conception de produits pour les personnes vivant dans des milieux ruraux pauvres, déclare J. Kim Vandiver, SM '69, PhD '75, doyen de la recherche de premier cycle et directeur du Edgerton Center, qui aide les étudiants avec des projets d'ingénierie et de service. Nous avons vu beaucoup de choses conçues pour le monde en développement, dit-il. Certains d'entre eux sont indésirables. En partie, la conception elle-même est excellente, mais ils ne savent pas comment la faire évoluer, comment la distribuer, comment faire fonctionner la chaîne d'approvisionnement et comment le faire à faible coût.

Le plan de Winter sur cinq à dix ans est de généraliser à partir d'études de cas dans son laboratoire et d'autres organisations technologiques pour définir des principes de conception à utiliser dans le monde en développement. Dans toute la complexité à laquelle nous sommes confrontés, dit Wadsworth, dans la mesure où vous pouvez écrire les principes fondamentaux de ce qui fonctionne, c'est d'une grande aide.

L'hiver a d'abord été attiré sur le terrain par la simple difficulté du problème du fauteuil roulant. Quand j'ai commencé [le LFC], je me disais: 'Mec, c'est un défi d'ingénierie fou et difficile', dit-il. Il n'y a tout simplement aucun appareil qui fonctionne comme ça, et nous essayons d'innover une technologie qui est restée relativement inchangée depuis environ 140 ans. Mais aujourd'hui, il est également animé par le désir d'aider les gens. Donner à quelqu'un un outil qui change radicalement sa vie est vraiment, vraiment convaincant, dit-il.

Il y a des défis techniques dans l'espace de développement qui affectent des milliards de personnes d'une manière de vie ou de mort, et personne ne sait comment les résoudre, ajoute-t-il. Je pense que c'est un domaine très fertile pour la recherche.

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