工业设计中的仿生设计.pdf

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1、工业设计中的仿生设计自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。这些自然界的“优良设计”，有的机能完备，让人叹服;有的结构精巧，用材合理，符合自然的经济原则；也有的美不胜收，让人爱不释手；有的甚至是根据某种数理法则，形成合乎“以最少材料”构成“最大合理空间”的要求。这些生物形形色色的奇特本领耐人寻味，使人浮想连翩。我们在赞赏之余，也希望从中获取一些灵感，用仿生设计的方法设计出更多的优秀作品。本文将从形态仿生、功能仿生、结构仿生，进行实例解剖总结仿生设计的特点，以便对以后设计有一些启

2、示。1、形态仿生设计形态仿生设计是对生物体的整体形态或某一部分特征进行模仿、变形、抽象等，借以达到造型的目的，这种设计方法可以消除人与机器之间的隔膜，对提高人的工作效率、改善工作心情具有重要意义。形态从其再现事物的逼真程度和特征来看，可分为具象形态和抽象形态。1.1具象形态的仿生具象形态是透过眼睛构造以生理的自然反应，诚实地把外界之形映入眼睛膜刺激神经后感觉到存在的形态，它比较逼真的再现事物的形态。由于具象形态具有很好的情趣性、可爱性、有机性、亲和性，自然性，人们普遍乐于接受，在玩具、工艺品、日

3、用品应用比较多。但由于其形态的复杂性，很多工业产品不宜采用具象形态。1.2抽象形态的仿生抽象形态是提炼物体的内在本质属性。此形态作用于人时，会产生“心理”形态，这种“心理”形态必需是生活经验的积累，经过联想和想象把形浮现在脑海中，那是一种虚幻的，不实的形，属于高层次的思维创造活动。因此对原生形态必须经过抽象才能应用于产品设计（图1）。（1）具象转化为抽象的过程中需要融入我们的主观感受抽象后的形态既带有自然的美也包涵了对于生活的感受，能够显示出一种含蓄性，因此更容易触发我们的想象，更具有艺术的感染

4、力。如图2所示：美洲虎的这款车是从猫身上得到的灵感，使整个产品憨态可掬，仿佛它不是产品而是现代社会圈养的科技宠物。再如图3所示：电话使用豆荚的抽象形态，在不知不觉中设计者己赋予了它生命。（2）具象转化为抽象的过程中可以融合各种生物的特征经过抽象后的某些形态已经看不出仿生源初是哪一种具体的生物形态，让人能够较明显的感受到“像”某个生物形态，同时又不太容易说出源于哪种具体形态。如图4所示：这款福特ChiaFocus的前进气口模仿了大猩猩的鼻子的特征，神似而不求形似的设计作品给人无限的想象空间。1.3

5、恰当选择仿生的对应物（1）准确选择和灵活运用：形状、体量感、比例关系、质感肌理、色彩搭配等等特征。如图5所示：建筑师设计的悉尼歌剧院座落于海边，其构想来源于贝壳。可以看出在具体的设计过程中，设计师对抽象的形态和比例关系进行了细致的推敲和处理。（2）努力追求形态的情感性和趣味性，着力于激发人的激情，使人的内心找到快乐的感受。如图所示：远看像似一盆充满生命力的花，实际上是一把卫生间使用的刷子，给卫浴平添了一分生命的活力。（3）把握事物形态最本质的特征，尤其是这些特征中最能和产品形态、产品意义、产品功

6、能及使用环境等因素发生关联的特征进行提取和运用。如图7所示：鼠标的灵感不仅来自于老鼠的形态，而且把老鼠灵活的特性体现在鼠标使用中。如图8所示：卡车的造型犹如一只匍匐蓄势的猎豹，厚重结实的车身仿佛猛兽强健的肌肉，充满了力量。它不仅让人感到驾驶时风驰电掣的速度，还让使用者对产品安全、稳定的性能充满信心。2、功能仿生设计2.1功能仿生的广泛应用人们发现，动植物的某些方面的功能，实际上远远超越了人类自身在此方面的科技成果。生存在自然界中的各种各样的动植物能在各种恶劣复杂的环境中生存与运动，这是因为其运动

7、器官和形体与恶劣复杂环境斗争进化的结果。植物和动物在几百万年的自然进化中，不仅完全适应自然，而且其进化程度接近完美。今天，我们生活在科学技术飞快发展的时代，学习和利用生物系统的优异结构和奇妙的功能，已经成为技术革新和技术革命的一个新方向。根据蛙眼原理，科学家利用电子技术制成了雷达系统，能准确快速地识别目标（图9）；根据小蜻蜒的翅膀前缘上方都有一块深色的角质加厚区——翅痣，蜻蜓可以在高速飞行时安然无恙，人们仿效其在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决了因高速飞行而引起振动的棘手问题（图10）。如图12所

8、示：设计师根据鹤的体态设计出了掘土机的悬臂。3、结构仿生设计随着仿生学的深入开展，人们不但从外形、功能去模仿生物，而且从生物奇特的结构中也得到不少启发。在“仿生制造”中不仅是模仿大自然外部结构，而且要学习与借鉴他们自身内部的组织方式与运行模式。这些为人类提供了“优良设计”的典范。3.1蜂巢结构例如蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的菱形钝角和锐角完全相同，是最节省材料的结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。人们仿