一种低成本带按摩功能的快速干足机研究与设计

胡建易

（江西新能源科技职业学院 新余 14166）

引言

随着人民生活水平不断提高，人民对生活品质也有了更深层次的追求。为了满足人民对美好生活的追求，各种家电产品相继而至。有一款家电产品目前正处于市场的萌发阶段，那就是干足机。它是用于取代每次洗完脚后用毛巾来干足的方式，避免了多人共用同一毛巾导致脚气等疾病传染和使用多块毛巾又不易放置及清洗的问题。它不仅可以同时快速风干脚和拖鞋，同时还兼备足底按摩、暖脚及风干袜子功能，对于冬天特别实用。

预防控制脚气传染是这款产品的特色之一，引起脚气的出现一般是真菌。脚气疾病可以通过药物治疗，同时也可以对身体补充相应的维生素。但是脚气的治疗预防首选是保持皮肤的干燥，这款产品的研发就是为了保持脚部及拖鞋干燥。

本产品采用电加热的方式，能够快速干燥湿脚，除此之外，还具备智能控制、防水防滑等功能。干足机的出现，解决了传统干脚方式难以解决的问题。如使用吹风机干燥则存在噪音大，耗时长，需要手持等不便。干足机的出现，可以方便人们的生活，特别是对于老年人、孕妇、残障人士等需要更方便快速的干脚方式的人群来说，干足机更是为他们带来了极大的舒适。

这款干足机还带有一定的足底按摩养生功能，足底按摩的好处有缓解疲劳、提高睡眠质量，促进血液循环，提高人体新陈代谢的能力，预防糖尿病、心脑血管疾病等。

1 国内外研究现状分析和发展趋势

1.1 发展现状

目前市场鲜有带按摩功能的双足快速风干机，偶尔能查到此类产品其售价将近1 000～3 000元，无法做到市场普及，且部分功能并不实用。目前市场在售的一些干足类产品如下：

1）单足速干器。不能两个脚同时风干，且不具备风干拖鞋的功能。产品单价贵，售价一般在1 000～2 000元左右，偏贵，市场无法普及。

2）带有烘干功能的泡脚桶。售价一般在2 000～3 000元，一般家庭消费不起，而且功能太多太杂，本人之前购买使用过两款泡脚桶，最后都被闲置，主要原因为使用不便，泡脚桶里易残留脚屑，不好清洗，倒水插电很不便，出风量小，因其主要功能是泡脚而不是风干，使用简单泡脚桶加干足器会使用更加方便。

1.2 发展趋势

国内随着人们健康意识的提升，脚部护理也受到更多人的关注。干足机作为一款脚部护理工具，具有方便快捷、卫生安全等特点，将会受到国内消费者的青睐。干足机行业在产品设计与功能上不断创新升级。例如，增加按摩功能、加热功能，提供多档调节，智能调节等，以增强用户体验和使用便利性。相信在不久的将来，干足机在国内将会树立品牌。各品牌通过产品质量保证、品牌宣传推广以及与线上线下渠道的合作拓展等方式，争夺市场份额。

全球范围内，人们对健康生活的重视程度不断提高，脚部护理也逐渐受到关注。干足机作为一种方便实用的工具，也将在国外市场有较大潜力。一些国际知名干足机品牌将在海外市场上积极扩展业务，并通过品牌宣传、产品创新等方式提高市场竞争力。在国外市场开拓中，干足机企业需要根据当地消费者的需求和习惯进行产品设计和功能调整，以增加产品的适用性和市场接受度。

总体来说，随着人们对健康生活的追求和脚部护理意识的提高，干足机市场在国内外都有良好的发展机会。从树立品牌到品牌竞争加剧、产品创新、渠道拓展和品牌国际化等将是干足机行业未来国内外发展的重要趋势。

2 方法与实现

2.1 机械结构设计

考虑到承重及耐温等问题，机械外壳采用类似吹风机的外壳ABS材料，为了具备同时可以干脚及拖鞋烘干功能，特采用层次设计，将脚的放置区和拖鞋的放置区分开放在不同的层上，拖鞋放在脚的下面，脚放在按摩区上。为取得更好的体验，特意设置了加热器的摇头功能，采用减速电机加联轴机构巧妙设计实现上下摇头功能，不过在设计空间上应注意让热风器具备相应的摇头空间。经实验，这里的拖鞋烘干区层高设置为12 cm左右比较合适。为了降低成本，提高普及性，暂放弃了采用高速吹风机的设计方案，而采用普通风机送风方案。不过在后续产品中会推出一些高端配置，如配置高速风机以便用户自主选择。

按摩头采用滚动结构，按摩头上有刺激穴位的小凸点，目前采用的是手动模式按摩，即脚放在上面可进行来回滑动实现按摩，这种滑动的设计同时也可防止加热器温度过高时烫伤脚部。未来产品将增加电动按摩功能，即让滚动结构由电机带动滚动，实现自动按摩功能。

根据热力学，风机选用公式如下：

式中：

PZ-PTC消耗功率；

Pf-风扇消耗功率；

T1-PTC允许的最高工作温度；

T2-设备环境最高气温；

Q-单位为CMM（m3/min）。

此设备额定功率2 000 W，经计算，风机选用4 CMM以上风机。

本系统选用PTC发热体，该类型PTC加热器具有高效散热、安全可靠、自动恒温、省电等优点。采用了特殊的u型波纹状散热片，改善了散热性能，同时兼顾了机械与胶粘的优点。该加热器的热阻小、换热效率高，能够维持表面温度在居里温度左右（一般在250 ℃上下），且在风机故障停转时能自动降低功率，避免表面产生“发红”现象。

图1～3为产品不同视图下的图示。

图1 干足机侧视图

图2 干足机俯视图

图3 干足机正视图

2.2 电路系统设计

整个系统电路设计由电源板和功能板组成，电源板由功率元器件构成，主要完成220 V交流电转12 V及5 V直流功能。电源板负责给加热器、风扇、功能板及摇头电路供电。功能板采用单片机可编程电路设计，负责整个电路的功能控制，如过温保护，按键功能，低高温功率切换，室温LED数码管实时显示，摇头功能，指示灯显示功能。单片机的输入数据有按键，AD采样温敏电阻；输出数据有摇头电机控制信号，状态指示灯，功率切换信号，数码管显示信号[1]。系统框图如图4。

图4 电路系统框图

为节省产品总体成本，单片机采用PIC16F687小型单片机，电路板尺寸设计成双面紧凑型[2]，部分电路如图5。

图5 部分单片机硬件电路

2.3 软件设计

系统设置有四个功能按键，分别为总开关按键，低高温切换按键，定时按键及摇头功能控制按键。带双数码管显示，主要用于显示当前环境温度，另外还有8个LED状态指示灯，其中四个用于指示定时时间分别为0.5 h、1 h、2 h和4 h；一个指示灯指示设备是否正常运转；两个指示灯指示当前高低温状态；一个指示灯指示摇头功能是否开启。当按下总开关按键后默认系统处于低温工作状态，触发高低温切换按键便可在两种不同加热功率间切换，直到按下开关键停止。按下定时按键就在上面四种时间及不开启定时中来回切换。按下摇头功能键，摇头功能启动，当再次按下摇头按键功能停止，如此往复。该产品后期还将增加扩展功能以供用户更多选择性，如液晶显示功能，变频调温功能，电动按摩功能，负离子功能等等[3]。图6为程序流程简图。

图6 程序设计流程图

3 测试结果

在环境温度为26 ℃，脚和拖鞋全部淋湿的状态下对产品进行了20次测试，高低温各10次，设备设置工作在低温状态时，快速干燥拖鞋和脚的平均时间约为3 min 13 s，设置在高温工作状态时，干燥拖鞋和脚的平均时间约为1 min 5 s，完全可以满足日常生活所需，从此告别毛巾擦脚。测试表如表1。

表1 不同工作状态下的干燥时间

4 结语

作为一个普通家电来设计，该产品售价控制在三百元以内，为普及性提供了可能性，在产品设计过程中考虑到用户的多样性，尽可能设计产品功能和对应价位的阶梯，让客户有更多的选择余地。该产品立足于解决人民生活中的小问题，降低成本的同时，可以实现按摩、双足和拖鞋同时风干的功能，市场尚处于萌芽期，前景广阔。采用热风干技术降低成本的同时可以实现足部的保暖。总之，干足机的出现可以方便人们的生活，解决了传统干脚方式带来的不便。