設計目的
　　
　　鞋底是人頻繁接觸污物最直接的部位，各種有害物質和影響環(huán)境的污物都極易附著在鞋底上，它也就成為傳播有害物質的最重要的載體。清潔鞋底常見的方法有浸泡(偏重于消毒)、逐一吹掃(偏重于除塵)、鞋底墊(室內(nèi)清潔)，或其他工礦企業(yè)自行設計的、針對性極強的設備，這些方法都或多或少地存在各種不足，不適合民用領域。
　　所以，我們要設計一款能快速、徹底地去除鞋底污物、又能對鞋底消毒，而不對環(huán)境產(chǎn)生二次污染的設備。它應當既能適合人員流動量較少的特殊場合，供單一人員使用；又能將多套設備快速拼裝成一個通道，滿足人流較大的場合，同時不破壞場所的各項設施。當然，百分之百的安全是這種設備必須滿足的首要條件。
　　
　　設計方案
　　
　　雙刷臂、旋轉式清刷方式
　　兩個充實的圓形毛刷，如果并排放置(圖1)，清刷范圍是不能重疊的。如果毛輪軸不能平移的話，在兩個毛輪之間，會存在一個無法清刷的盲區(qū)。而要使毛輪軸平移，機械結構又會相當?shù)膹碗s。
　　我們采用雙刷臂、旋轉式的結構(圖2)，可使毛刷清刷區(qū)域重疊。而且，每次刷臂與鞋底接觸的一瞬間，都會對鞋底和鞋幫產(chǎn)生一次拍擊，提高清刷效果。機械結構也非常簡單，只需在每根刷軸上安裝一個齒輪(圖3)，且齒輪間互相嚙合。刷臂的旋轉方向也會很自然地順時針、逆時針的成對地排列下去，為清潔毛刷和涂抹消毒液提供了便利。
　　
　　軸向間斷式植毛，配合徑向立板式支撐格柵
　　直徑3mm左右的毛刷，按8mm左右的間距(中到中)，沿同一角度固定在毛刷軸上(圖4)。而支撐人體重量的格柵，由厚度2mm的鐵板制成，每片格柵也按8mm的間距(中到中)焊接在一起，形成一個牢固的整體(圖5)。格柵與毛刷軸相垂直，毛刷可在格柵之間自由轉動。
　　每片格柵的上沿刻有長、深各3mm的梯形鋸齒，其作用是確保毛刷轉動時，鞋底不會打滑。同時，當鞋底踩到格柵的一瞬間，難免有刷毛正好運動到格柵與鞋底之間，而梯形的鋸齒，既不會太尖；也可以讓那些被鞋底踩住的刷毛從鋸齒間溜掉。
　　
　　滴灌管式自消毒
　　任何清潔器具，在使用一段時間后，都會被污染。對清潔器具的消毒和清潔，是保證清潔效果的前提條件。我們在設計清潔機時，首先考慮的就是如何對毛刷清掃鞋底后的再消毒。目前消毒劑的生產(chǎn)技術已相當成熟，已經(jīng)有各種功效的無毒、環(huán)保的消毒劑被廣泛使用。但關鍵問題是，如何在我們設計的機器上利用消毒劑對毛刷進行消毒?我們借鑒了滴灌的方法來實現(xiàn)清潔機的消毒。用一根內(nèi)徑6mm的高壓尼龍管，在上面打上0.5mm的小孔，成為一根滴灌管。外面再裹上一層柔軟的棉質外套，由支撐槽均勻地固定在毛刷的下端。消毒液會延著滴灌管從儲液管流到清潔機毛刷下，并從小孔中滲出浸濕棉質外套，但不流出，就像吸了水的海綿一樣。由于是雙刷臂，所以每當毛刷轉動過來時，就會對外套拍打一次，使里面的消毒液粘附在毛刷上，同時將毛刷上的固體物質清除掉。調節(jié)支撐槽的高度，可調節(jié)毛刷粘附藥液的數(shù)量。
　　
　　
　　負壓清掃
　　清掃污物時會有大量的灰塵產(chǎn)生，病毒等有害物質也會隨著灰塵飄散出去，鞋底的污物擴散到了空氣中，會形成致命的二次污染。為此，我們考慮將清刷區(qū)變?yōu)樨搲簠^(qū)(圖6)。首先我們將“機房”與清刷區(qū)之間的立板提高，既可以為安裝紅外探頭做準備，又可以在下部留出一個氣流通道(也為抽屜式污物托盤留出了空間)。在“機房”內(nèi)安裝一個離心式風機，氣流通過濾網(wǎng)后向側面排出，使整個清掃區(qū)內(nèi)部均為負壓，被毛刷掃下的灰塵會被吸向下方。
　　
　　抽屜式污物托盤
　　被掃下的污物應便于清除。所以，在清潔機的底部設計了一個側抽的抽屜式污物托盤，在不移動清潔機的前提下，可以非常方便地清除被掃下的污物。
　　
　　遠紅外自動控制
　　清潔機的控制由紅外探頭控制。當人腳踏上清潔機時，探頭會啟動電機工作；當人腳離開后，探頭切斷電源。
　　
　　模塊式設計
　　在不同場合、不同條件下，人們對鞋底清潔機的大小，會有不同的要求。所以，我們采用模塊的方式，設計了清潔機的大小(長600mm、寬500mm)，使其能夠完全滿足單人使用的需要。當人流較小，每人可以單獨在清潔機上停留而不影響他人通過時，則可以選用單套設備；當人流較大時，我們可以將幾套清潔機拼裝成一個或幾個任意長度的通道，人們在通道上快速通過的同時，完成對鞋底的清掃。模塊之間互為獨立，無相互污染，潔凈度不同、清潔等級不同。
　　
　　待解決的問題
　　由于機加工人員只具備業(yè)余水
　　平，導致轉動部件配合的效果較差，噪音太大。若為專業(yè)人員生產(chǎn)，噪音會非常小。
　　結構過于笨重。由于設計時擔心強度不夠，所有構件的尺寸均加大許多，導致最后的設備重量太大，優(yōu)化后估計能減去30％的重量，且不影響使用性能。
　　電機應換為可調速電機。使用時會更方便，效果會更理想，且成本增加不多。
　　該項目獲得第25屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新成果競賽項目中學組工程學一等獎。
　　
　　專家評語
　　
　　該項目設計針對公共場所對鞋底清潔的需求，設計了一種具有清潔鞋底、消毒、粉塵自動收集功能的全自動清潔系統(tǒng)。該系統(tǒng)設計巧妙、功能齊全、實用性強，經(jīng)改進后具有商業(yè)前景。在旋轉清潔的結構上，刷毛的磨損較大，機械噪聲需要進一步減