一種低成本帶按摩功能的快速干足機研究與設計

胡建易

（江西新能源科技職業學院 新余 14166）

引言

隨著人民生活水平不斷提高，人民對生活品質也有了更深層次的追求。為了滿足人民對美好生活的追求，各種家電產品相繼而至。有一款家電產品目前正處于市場的萌發階段，那就是干足機。它是用于取代每次洗完腳后用毛巾來干足的方式，避免了多人共用同一毛巾導致腳氣等疾病傳染和使用多塊毛巾又不易放置及清洗的問題。它不僅可以同時快速風干腳和拖鞋，同時還兼備足底按摩、暖腳及風干襪子功能，對于冬天特別實用。

預防控制腳氣傳染是這款產品的特色之一，引起腳氣的出現一般是真菌。腳氣疾病可以通過藥物治療，同時也可以對身體補充相應的維生素。但是腳氣的治療預防首選是保持皮膚的干燥，這款產品的研發就是為了保持腳部及拖鞋干燥。

本產品采用電加熱的方式，能夠快速干燥濕腳，除此之外，還具備智能控制、防水防滑等功能。干足機的出現，解決了傳統干腳方式難以解決的問題。如使用吹風機干燥則存在噪音大，耗時長，需要手持等不便。干足機的出現，可以方便人們的生活，特別是對于老年人、孕婦、殘障人士等需要更方便快速的干腳方式的人群來說，干足機更是為他們帶來了極大的舒適。

這款干足機還帶有一定的足底按摩養生功能，足底按摩的好處有緩解疲勞、提高睡眠質量，促進血液循環，提高人體新陳代謝的能力，預防糖尿病、心腦血管疾病等。

1 國內外研究現狀分析和發展趨勢

1.1 發展現狀

目前市場鮮有帶按摩功能的雙足快速風干機，偶爾能查到此類產品其售價將近1 000～3 000元，無法做到市場普及，且部分功能并不實用。目前市場在售的一些干足類產品如下：

1）單足速干器。不能兩個腳同時風干，且不具備風干拖鞋的功能。產品單價貴，售價一般在1 000～2 000元左右，偏貴，市場無法普及。

2）帶有烘干功能的泡腳桶。售價一般在2 000～3 000元，一般家庭消費不起，而且功能太多太雜，本人之前購買使用過兩款泡腳桶，最后都被閑置，主要原因為使用不便，泡腳桶里易殘留腳屑，不好清洗，倒水插電很不便，出風量小，因其主要功能是泡腳而不是風干，使用簡單泡腳桶加干足器會使用更加方便。

1.2 發展趨勢

國內隨著人們健康意識的提升，腳部護理也受到更多人的關注。干足機作為一款腳部護理工具，具有方便快捷、衛生安全等特點，將會受到國內消費者的青睞。干足機行業在產品設計與功能上不斷創新升級。例如，增加按摩功能、加熱功能，提供多檔調節，智能調節等，以增強用戶體驗和使用便利性。相信在不久的將來，干足機在國內將會樹立品牌。各品牌通過產品質量保證、品牌宣傳推廣以及與線上線下渠道的合作拓展等方式，爭奪市場份額。

全球范圍內，人們對健康生活的重視程度不斷提高，腳部護理也逐漸受到關注。干足機作為一種方便實用的工具，也將在國外市場有較大潛力。一些國際知名干足機品牌將在海外市場上積極擴展業務，并通過品牌宣傳、產品創新等方式提高市場競爭力。在國外市場開拓中，干足機企業需要根據當地消費者的需求和習慣進行產品設計和功能調整，以增加產品的適用性和市場接受度。

總體來說，隨著人們對健康生活的追求和腳部護理意識的提高，干足機市場在國內外都有良好的發展機會。從樹立品牌到品牌競爭加劇、產品創新、渠道拓展和品牌國際化等將是干足機行業未來國內外發展的重要趨勢。

2 方法與實現

2.1 機械結構設計

考慮到承重及耐溫等問題，機械外殼采用類似吹風機的外殼ABS材料，為了具備同時可以干腳及拖鞋烘干功能，特采用層次設計，將腳的放置區和拖鞋的放置區分開放在不同的層上，拖鞋放在腳的下面，腳放在按摩區上。為取得更好的體驗，特意設置了加熱器的搖頭功能，采用減速電機加聯軸機構巧妙設計實現上下搖頭功能，不過在設計空間上應注意讓熱風器具備相應的搖頭空間。經實驗，這里的拖鞋烘干區層高設置為12 cm左右比較合適。為了降低成本，提高普及性，暫放棄了采用高速吹風機的設計方案，而采用普通風機送風方案。不過在后續產品中會推出一些高端配置，如配置高速風機以便用戶自主選擇。

按摩頭采用滾動結構，按摩頭上有刺激穴位的小凸點，目前采用的是手動模式按摩，即腳放在上面可進行來回滑動實現按摩，這種滑動的設計同時也可防止加熱器溫度過高時燙傷腳部。未來產品將增加電動按摩功能，即讓滾動結構由電機帶動滾動，實現自動按摩功能。

根據熱力學，風機選用公式如下：

式中：

PZ-PTC消耗功率；

Pf-風扇消耗功率；

T1-PTC允許的最高工作溫度；

T2-設備環境最高氣溫；

Q-單位為CMM（m3/min）。

此設備額定功率2 000 W，經計算，風機選用4 CMM以上風機。

本系統選用PTC發熱體，該類型PTC加熱器具有高效散熱、安全可靠、自動恒溫、省電等優點。采用了特殊的u型波紋狀散熱片，改善了散熱性能，同時兼顧了機械與膠粘的優點。該加熱器的熱阻小、換熱效率高，能夠維持表面溫度在居里溫度左右（一般在250 ℃上下），且在風機故障停轉時能自動降低功率，避免表面產生“發紅”現象。

圖1～3為產品不同視圖下的圖示。

圖1 干足機側視圖

圖2 干足機俯視圖

圖3 干足機正視圖

2.2 電路系統設計

整個系統電路設計由電源板和功能板組成，電源板由功率元器件構成，主要完成220 V交流電轉12 V及5 V直流功能。電源板負責給加熱器、風扇、功能板及搖頭電路供電。功能板采用單片機可編程電路設計，負責整個電路的功能控制，如過溫保護，按鍵功能，低高溫功率切換，室溫LED數碼管實時顯示，搖頭功能，指示燈顯示功能。單片機的輸入數據有按鍵，AD采樣溫敏電阻；輸出數據有搖頭電機控制信號，狀態指示燈，功率切換信號，數碼管顯示信號[1]。系統框圖如圖4。

圖4 電路系統框圖

為節省產品總體成本，單片機采用PIC16F687小型單片機，電路板尺寸設計成雙面緊湊型[2]，部分電路如圖5。

圖5 部分單片機硬件電路

2.3 軟件設計

系統設置有四個功能按鍵，分別為總開關按鍵，低高溫切換按鍵，定時按鍵及搖頭功能控制按鍵。帶雙數碼管顯示，主要用于顯示當前環境溫度，另外還有8個LED狀態指示燈，其中四個用于指示定時時間分別為0.5 h、1 h、2 h和4 h；一個指示燈指示設備是否正常運轉；兩個指示燈指示當前高低溫狀態；一個指示燈指示搖頭功能是否開啟。當按下總開關按鍵后默認系統處于低溫工作狀態，觸發高低溫切換按鍵便可在兩種不同加熱功率間切換，直到按下開關鍵停止。按下定時按鍵就在上面四種時間及不開啟定時中來回切換。按下搖頭功能鍵，搖頭功能啟動，當再次按下搖頭按鍵功能停止，如此往復。該產品后期還將增加擴展功能以供用戶更多選擇性，如液晶顯示功能，變頻調溫功能，電動按摩功能，負離子功能等等[3]。圖6為程序流程簡圖。

圖6 程序設計流程圖

3 測試結果

在環境溫度為26 ℃，腳和拖鞋全部淋濕的狀態下對產品進行了20次測試，高低溫各10次，設備設置工作在低溫狀態時，快速干燥拖鞋和腳的平均時間約為3 min 13 s，設置在高溫工作狀態時，干燥拖鞋和腳的平均時間約為1 min 5 s，完全可以滿足日常生活所需，從此告別毛巾擦腳。測試表如表1。

表1 不同工作狀態下的干燥時間

4 結語

作為一個普通家電來設計，該產品售價控制在三百元以內，為普及性提供了可能性，在產品設計過程中考慮到用戶的多樣性，盡可能設計產品功能和對應價位的階梯，讓客戶有更多的選擇余地。該產品立足于解決人民生活中的小問題，降低成本的同時，可以實現按摩、雙足和拖鞋同時風干的功能，市場尚處于萌芽期，前景廣闊。采用熱風干技術降低成本的同時可以實現足部的保暖。總之，干足機的出現可以方便人們的生活，解決了傳統干腳方式帶來的不便。