仿生設(shè)計在產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計中的應(yīng)用

仿生設(shè)計在產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計中的應(yīng)用Nan JIANG, Heng WANG School of Mechanical Engineering Yangzhou University Yangzhou, China Hui LIU Siyang Productivity Promotion Center Suqian, ChinaXuelong HU School of Information Engineering Yangzhou University Yangzhou, ChinaWenfeiLI Jiangsu Best Baby Car Seat Mfg. Ltd. Company Zhenjiang, China摘要：大自然是一個有才華的設(shè)計師。她讓每一個存在于這個世界的自然形態(tài)有自己的聰明和獨特的形狀，顏色，紋理，結(jié)構(gòu)和功能。在產(chǎn)品形態(tài)的設(shè)計中，采用仿生原理，研究及應(yīng)用天然的生物形式隨之產(chǎn)生。根據(jù)具體的或抽象的仿生手段，通過提取，簡化，對研究對象進(jìn)行演變，設(shè)計師的設(shè)計靈感和創(chuàng)造性思維便被觸發(fā)了。充分發(fā)揮設(shè)計師的創(chuàng)造性的想象力，以產(chǎn)品的形式將會使產(chǎn)品造型設(shè)計具有活力和情感。并呈現(xiàn)模擬大自然的美，以便極大的去提高了產(chǎn)品的價值。關(guān)鍵詞：仿生設(shè)計;產(chǎn)品造型設(shè)計;仿生形態(tài);具像仿生學(xué);抽象仿生學(xué)1. 引言 自古到今，仿生學(xué)的概念伴隨著人類的生存和發(fā)展一直在跟著時代的步伐。自遠(yuǎn)古時代，大自然一直是人類科學(xué)和技術(shù)發(fā)明和發(fā)現(xiàn)的源泉。例如，魯班在春秋時期通過仿生設(shè)計發(fā)明了鋸，它來源于帶齒狀草的形態(tài)特征，這是中國最早的仿生設(shè)計之一。在公元前三千年，我們的祖先模仿鳥營巢于樹上，以防御野獸。一些古老的寺廟前的大廳入口模仿的是大象腿。在公元1500年達(dá)芬奇模擬鳥類的翅膀來進(jìn)行仿生飛行，以及一系列設(shè)備的草稿和制作的模型。他們成為了現(xiàn)代直升機(jī)的原型?；趯︳~類的模仿，古人被記錄制作了船。魚的胸鰭和尾鰭被模仿成雙螺桿和舵，以便實現(xiàn)水中的自由運輸。通過對鳥類飛行器官詳細(xì)的研究和模仿，并根據(jù)鳥的飛行結(jié)構(gòu)的原理，接著載人飛行的滑翔機(jī)隨之誕生了。 在近代，一些學(xué)科，如生物學(xué)，電子及動力學(xué)促進(jìn)了仿生設(shè)計的快速發(fā)展，特別是在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域。利用仿生設(shè)計的各種生物模擬和重建帶來很多優(yōu)秀的產(chǎn)品。2. 仿生設(shè)計的內(nèi)涵 仿生設(shè)計是一種創(chuàng)造性的活動，它的靈感來自生物原型。這是一個高度創(chuàng)造力思維的活動，基于對自然物體的深刻理解，并運用審美和造型的原則。仿生設(shè)計方法是指設(shè)計過程中運用選擇性的特性，如形狀，顏色，質(zhì)地，功能和自然的結(jié)構(gòu)。 工業(yè)設(shè)計中的仿生設(shè)計具有深厚的歷史積淀和眾多豐富的實踐經(jīng)驗。與此同時它是最新鮮，最有活力的設(shè)計創(chuàng)新的方法之一。它的目的是回歸自然，追求人性化的材料和可行的方法。 仿生設(shè)計的重要特性包括：藝術(shù)性，科學(xué)性，商業(yè)性，可循環(huán)性、可逆性，學(xué)科知識的綜合和跨學(xué)科性。采用仿生設(shè)計，不僅可以創(chuàng)造優(yōu)秀的具有功能齊全，結(jié)構(gòu)緊湊，材料合理的產(chǎn)品，也可以形成一種回歸自然，促進(jìn)人與自然和諧統(tǒng)一的象征。 仿生設(shè)計是一種創(chuàng)造性的思維過程。其造型對象具有顯著的特征，如趣味性，兼容性等。根據(jù)不同去解決的問題的仿生目的，它可以如下劃分：1）生物種類：動物仿生學(xué)，植物仿生學(xué)，昆蟲仿生學(xué)，人類仿生學(xué)和微生物仿生學(xué)。2）系統(tǒng)生物學(xué)特性：形式仿生學(xué)，結(jié)構(gòu)仿生學(xué)與裝飾仿生學(xué)。3）模仿度：具象仿生學(xué)和抽象仿生學(xué)。4）模仿的完整性：整體仿生學(xué)和局部仿生學(xué)。5）模仿的情境：動態(tài)仿生學(xué)和靜態(tài)仿生學(xué)。6）模仿的量：單體仿生學(xué)組合仿生學(xué)。3. 產(chǎn)品形態(tài)仿生設(shè)計方法 “好設(shè)計”充滿生活的性質(zhì)。對于設(shè)計師，它是一個取之不盡，用之不竭的“設(shè)計數(shù)據(jù)庫”。人類日用品的組成幾乎都來源于自然仿生學(xué)。這些天然的“好設(shè)計”，一些具有合理的結(jié)構(gòu);一些具有合理的材料，并遵循自然經(jīng)濟(jì)法則;有些是美麗的，讓我們愛不釋手;一些形式甚至遵循數(shù)學(xué)規(guī)則。這些生物混合奇特能力，豐富了人們的想象力。當(dāng)我們欣賞時，我們考慮是否可以從這些精美的設(shè)計中得到一些啟發(fā)？ 產(chǎn)品仿生設(shè)計包括仿生產(chǎn)品形態(tài)，仿生產(chǎn)品功能，仿生產(chǎn)品質(zhì)感，仿生顏色，仿生產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和仿生產(chǎn)品界面。其中，仿生形態(tài)設(shè)計是仿生設(shè)計的主要內(nèi)容。 產(chǎn)品形態(tài)仿生設(shè)計和其它設(shè)計方法之間的差異之處在于，它是一種通過對自然對象形式的提取作為設(shè)計對象的設(shè)計過程。通過對自然物和人的形態(tài)之間的類比去豐富設(shè)計語言并應(yīng)用到產(chǎn)品造型設(shè)計中。 形式是工業(yè)產(chǎn)品造型的主要元素之一。優(yōu)秀的外形設(shè)計可以使產(chǎn)品有效的運用并給人以強(qiáng)烈的視覺沖擊力。 利用對象的形式特征，設(shè)計師的靈感和創(chuàng)造性思維將被觸發(fā)。充分發(fā)揮設(shè)計師對產(chǎn)品形式的想象力，產(chǎn)品價值將會得到提高。產(chǎn)品形態(tài)仿生設(shè)計通過模仿，變形和簡化提煉有機(jī)體的全部或部分。通過對設(shè)計對象的分析，研究仿生的可行性 模仿哪種生物？ 全部或本土的生物？ 抽象生物體 特征提取、簡化、創(chuàng)新 具象生物體 新設(shè)計圖1形態(tài)仿生設(shè)計的設(shè)計過程。在保真度和特性的呈現(xiàn)的觀點上看仿生形式，仿生產(chǎn)品可以分為具象形式和抽象形式。1）具象形式的仿生學(xué) 具象形式仿生學(xué)是指設(shè)計者在產(chǎn)品的形式上直接，形象地呈現(xiàn)出生物原型的造型特征。當(dāng)設(shè)計時，我們可以選擇生物體的全部或部分去直接模擬。例如，選擇鳥作為生物原型。選擇整個鳥或者只是小鳥的頭部去進(jìn)行設(shè)計原型。具象形式仿生學(xué)有很好的品味，親和力，自然，并且一般人們都愿意去接受。它應(yīng)用于玩具，工藝品，日用品等小件物品，但應(yīng)用由于具象形式本身的復(fù)雜性，這使其不利于一些工業(yè)產(chǎn)品的造型。圖2.榨汁機(jī)的仿生設(shè)計圖3.花瓶的仿生設(shè)計圖4.椅子的仿生設(shè)計圖5.電動三輪車的仿生設(shè)計，2） 抽象形式的仿生學(xué) 抽象的形式仿生學(xué)用簡單的形式反映了生活的獨特功能。抽象的形式提煉物體的固有屬性用于簡化和演化。這種形式作用于人體可產(chǎn)生“心理”的形式。這種“心理”的形式一定是是生活經(jīng)驗的積累和在聯(lián)想和想象之后，這種形式才出現(xiàn)的。因此，它充分釋放自己的無限想象力。由于不同的生活經(jīng)驗，人產(chǎn)生不同的“心理”的形式。 抽象形式仿生學(xué)在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中有一些特征，如高度簡化和通用性，豐富的聯(lián)想和想象。經(jīng)過提煉某一些造型并沒有表現(xiàn)出具體的生物形式，并讓人可以明顯感覺到像一個生物形式，同時讓人不能很太容易的說出來源于哪種具體形式。用戶可以不再判斷產(chǎn)品形式是從什么生物模擬而來的，但我們可以深刻地感受到產(chǎn)品形式傳達(dá)給我們的雄偉活力和感染性。 對設(shè)計師來說間接模擬需要更高的能力。設(shè)計師應(yīng)具備敏銳的觀察力和生物特征得高度敏感度。他們懂得對生命特征本質(zhì)和強(qiáng)烈的抽象思維能力。當(dāng)設(shè)計者間接地模擬生物原型，最重要的是要把握生物形式，例如，通常來說，植物有根、葉等;動物有眼、鼻、嘴和耳等。間接模擬經(jīng)常使用這些共同的特征和生物原型的生長規(guī)律來進(jìn)行抽象提煉。最重要的任務(wù)是反映它生命的姿態(tài)。 當(dāng)產(chǎn)品的抽象形式仿生學(xué)已經(jīng)實現(xiàn)，設(shè)計師的主觀感覺應(yīng)該補(bǔ)充并使生物學(xué)特性可以融合。抽象仿生形式應(yīng)該努力到達(dá)精神境界。圖6所示的抽象仿生電熱水壺設(shè)計基于雨滴和芽的原型。圖7所示的抽象仿生電熱水壺設(shè)計基于小雞的原型。圖8所示的抽象仿生牽引卡車設(shè)計基于老虎的原型。（a）雨滴（b）芽（c）電熱水壺仿生學(xué)設(shè)計圖6.基于雨滴和芽仿生為原型的電熱水壺抽象設(shè)計（a） 小雞（b）電水壺仿生學(xué)設(shè)計圖7.電熱水壺設(shè)計雞肉為仿生原型圖8.牽引卡車仿生設(shè)計4. 結(jié)論 在工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域，形態(tài)仿生學(xué)設(shè)計始終是一種重要的設(shè)計方法。產(chǎn)品通過仿生設(shè)計的形式滿足人們心理喜歡的需求。他們引起人們自然地感受。從某種程度上說，隨著時代潮流的發(fā)展，它提醒我們對自然和生態(tài)設(shè)計發(fā)展的重視。 采用仿生形態(tài)的產(chǎn)品可以使人們獲得輕松，幽默，愉悅的感覺并緩解現(xiàn)代學(xué)習(xí)的單調(diào)和工作壓力。在一定程度上，它可以滿足人們在文化和精神方面更高等級的需求。仿生形態(tài)的宜人性可以使人與機(jī)器的形式更親近。它在反映更多的人文關(guān)懷隨著將來在人性化的設(shè)計的需求，滿足人類回歸自然的需求，豐富產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計的形式方面具有很強(qiáng)的親和力。因此，在產(chǎn)品設(shè)計中的仿生造型設(shè)計具有非常廣闊應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)1王美娜，基于基礎(chǔ)