产品设计中的仿生性设计

第19卷第3期四川理工学院学报(自然科学版)Vol.19 No.3JOURNAL OF SICHUAN UNIVERSITY OF2006年6月SCIENCE & ENGINEERING( NATURAL SCIENCE EDITION )Jun.2006文章编号: 1673- 1549 ( 2006 ) 03- 0064- 05产品设计中的仿生性设计张久美，杨先超(四川理工学院机电工程系，四川自贡643000 )摘要:文章从仿生学的概念出发，介绍了仿生性设计的概念，起源和发展，指出了仿生性设计在产品造型设计中的地位和作用。从设计的本质、设计的观念和情感表达、以及仿生性设计是设计创新思维的源泉,是现代产品造型设计的大趋势的观点来说明为什么在产品设计中要运用仿生性设计,并指出了仿生性设计在现代产品设计中的成功运用。关键词:仿生学;仿生性设计;产品造型设计;设计创新思维;产品设计中图分类号: TB472文献标识码: A前言仿生性设计源于仿生学,仿生学是以模仿生物系统的原理来构造技术系统或使人造系统具有类似生物系统特征的一门科学"。它作为一门独立的学科是在本世纪60年代后期。美国空军军官J. E斯蒂尔少校在1958年首创了仿生学。他是设计创造的方法与技巧中最为直观的方法之一。 仿生思维创作的源泉来自自然界的各种生物体。简而言之，运用仿生思维进行的设计称为仿生性设计。仿生性设计由来已久,模仿是仿生学的基础。人类创造活动的第一步 就是从模仿自然界的生物体开始的。这种模仿对人类的发展进步一直具有强大的吸引力。从旧石器时代到象形文字的产生，实际上已经是仿生性设计的萌芽发展了。源于至今，人们生活中更是设计了很多运用这种模仿生物形态的产品。那么，为什么人们在产品设计中会常用到仿生性设计呢?1产品设计的本质说明在产品设计中,我们设计的对象是产品,设计的目的却是人。也就是说，无论我们设计什么样的产品最终本质都是为了满足人们的需求:设计是人为的设计,设计也是为人而设计的。产品设计的出发点和归宿都是为了不断满足人们日益增长的物质和文化精神的需要。产品设计的全过程都有人的因素存在。人的需求性在产品的设计中具有重要的作用:“需求是发明之母。”人的造物行为是在人类的需求基础_上产生的必然的行为。在历史长河中，人类从猿进化而来,其和动物的最大区别就在于人类能够目的性的造物，这种目的就是人类的需求。一个能够最大限度的满足人类需求的产品就是一个好的产品。而人类的需求大体有两个大的方向:一个是物质需求(功能); - -个是精神需求(外观)。就仿生性设计的设计形态语意来讲是一种人性化的设计 ,使在设计中全面考虑到了人的物质以及精神需求,将生态观念巧妙地导入到设计过程当中从而创造出-种具有生命意义的栩栩如生的形态语义(0。使人们从心理上接受它,而且通过仿生特别是对人体本身的仿造进行设计，可以达到产品形态与人亲和的效果。更能准确地表达产品的功能，而且便于产品与人之间良好的沟通。如图1所示:收稿日期: 205-1123中国煤化工作者简介:张久美(1979-),女，重庆人，助教，主要研究方向为工业产品的外观造型设.MYHCNMH G.第19卷第3期张久美:产品设计中的仿生性设计65人设计对象产品设计目的+人▲满足需求物质功能结构(物质外观(精神仿生性设计图1产品设计本质示意2工业产品的仿生性设计，事实上是一种观念和情感的表达长期以来，人们生活在复杂的自然环境当中，接触到各种各样的事物后，人们自然就会对事物的形态、色彩、质感等产生-种先入为主的认识观，久而久之，某些事物的特点就会具有广泛的意义，成为约定格式的符号。美国学者赫伯特.西蒙提出:设计是人工物的内部环境(人工物自身的物质和组织)和外部环境(人工物的工作或使用环境)的相互接合。这种接合是围绕人来进行的。“人”是设计的一个方面是设计的主体和设计服务的对象，而作为“产品”则是设计的直接对象。我们设计一个产品不能单-的只考虑产品本身,当我们看见一件产品时它带给我们的不仅仅是使用功能、所用材料以及形态外观，也包含着对传统思考、文化理喻、科学观念等的感觉和认知。任何一件产品的内容,都必须超出产品中所包含的那些表象。观念和情感是-个产品在设计时就要考虑的,他如何传递给人,取得与人的感情共鸣。这种感受的传达存在着确定性与不确定性的统- -。情感把握在于深入目标对象的使用者的感情,而不是个人的情感抒发。则仿生性设计侧重于用自然物的形态、色彩、肌理等引发心理情感,体现大自然和谐与共生的精神哲学，它反映着设计与人的关系。尤其在当今的信息化时代,人们对产品的要求越来越高。他们不再满足于过去简单的单-的功能设计领先，而转向了追求产品的外观的清新、自然、淳朴，注重返朴归真以及情趣化的设计。注重了精神的追求,而仿生性设计恰好可以做到让设计回归自然并赋予设计形态以生命的象征体现人类特定的观念和情感。这正如图2 :自然物长期接触特定符号仿生思维升华仿生设计产品.回归观念情感表达◆形状图2产品设计观念、情感表达.3设计创新的思维源泉源自于仿生性设计德国著名设计大师路易吉科拉尼说:“设计的基础来自诞生于大自然的生命所呈现的真理之中3)。”这是一句至理名言，一语中的道破了设计界的真理:设计创造新的思维源泉源自于仿生性设计。自然生物的微妙的结构变化特点始终影响着人类的设计意识。我国古代建筑设计大师鲁班因茅草割破了手指，于是仿造叶子的齿状边缘发明了木工用的锯子，现代人模仿苍蝇的复眼制作了复眼照相机。根据蝙蝠~飞行时会发生碰撞的发射和接受超声波的机能研制成了超声波探测仪、超声波清洁器以及超声波扫描仪。1985年瑞士设计师齐尔吉一-朵麦 斯特拉尔发明了“贝尔克洛中国煤化工在狩猎时YHCNM HG.66四川理工学院学报(自然科学版)2006年6月看到裤管上粘满了苍耳籽，用放大镜观察发现苍耳籽上布满着倒钩的小刺从而得到的设计灵感!1。很多的产品设计者都是人类从极为平常的生物现象中领悟出的深刻结构原理,从生物功能的进化上对产品进行的有效的设计。科学研究表明，人类不具备的许多感官特征在生物界的众多动物身上却存在。如蝙蝠能感受到超声波;鹰眼能从三千米高空敏锐地发现地面运动着的小动物;水母能感受到超声波而准确地预知风暴;蛙眼能迅速判断目标的位置、运动方向和速度,并能选择最好的攻击姿势和时间。大自然的奥秘不胜枚举。每当我们发现一种生物奥秘，就有可能成为我们一种新的设计可能性，也可能带给我们新的生存方式。这种创新思维的源泉作用于仿生性设计在产品设计时就产生了3个方面:(1 )从功能出发，研究生物的结构形态，在感性认识的基础上，除去无关因素，建立一个生物的模型。对照原型进行定性分析，用模型模拟生物结构原理。(2 )从生物形态出发，研究仿生形态、比例、机能。用模型的手法，对生物体进行定量分析,掌握生物机体的结构尺度，从具象的形态和结构中,探索其特殊功能和运动协调的特点。仿生形态有具象仿生和抽象仿生之分:①所谓具象形态是通过人的眼睛以生理的自然反应，真实地把事物的形象映入眼睛后感觉到的形态。它是逼真的再现事物的形态。情趣性、可爱性、有机性、亲和性、自然性,是具象形态具有的人们普遍乐于接受的特点，所以在玩具、工艺品中应用得比较多。但是在工业产品不宜采用具象形态，因为具象的形态太过于复杂。②所谓抽象形态是抓住事物独特的本质特征后用简单的形体把它反映出来的-种形态。此形态必需有一-定的生活经 验的积累,经过联想和想象把形浮现在脑海中，那是-种不实在的形,但是这个形经过个人主观的情感联想所产生的形变化多端、色彩丰富,在产品造型设计中常常会用到这种抽象形态的仿生,他能够体现产品的特征,而且较为简洁。(3 )仿生形态直接模仿生物的局部优异机能。如模仿海豚皮制作的鱼雷外壳减少了前进阻力，船.舶采用鱼尾型推进器可在低速下取得较大推力。但是,在仿生形态的研究和应用中很少模仿细节,而是通过对生命系统的构造和工作原理研究，总结出仿生形态的科学规律。这种思维源泉主要产生了两个方面的设计:①运用于产品的结构设计当中。这就必须正确认识事物，把握事物的本质规律方式方法，锤炼我们的创新思维能力。②运用于产品设计的外观造型设计当中。这就必须具有扎实的生活基础，从自然物质的原生状态中寻找设计的灵感。如图3所示:结构功能功能设计产品抽象思维仿生思维升华自然物产品概念新产品设计外观造型特点外观设计产品图3产品设计思维来源4仿生性设计是现代化产品设计的大趋势现实社会的主体是人与机器构成。机器是为人服务的,人类发明机器是为了让其代替人，从而解放人类于强的压力之中，而机器对人类的解放程度取决于人们对之使用的舒适度。如图4所示:随着生活的进步,工业化的发展，工业产品的形态也越来越多了。虽然如此，在现实生活中，仍有许多设计师有很多很好的发明不能找到良好的合适的外观造型去实现中国煤化工原理,赋予产品一个形象的外观造型就是-个最好的选择,而且生活节奏的加快CNMHGC越来越多.第19卷第3期张久美:产品设计中的仿生性设计67的考虑到宜人性。这种仿生形态的宜人性可使人与机器形态更加亲近并蕴含着生命的活力。产品设计的对象是产品，但设计的目的却不是产品，而是为了满足人们的需求、产明解放品的功能是产品满足人们要求的物质核心，人机器(产品)而产品的外型却是产品满足人们要求的精神宜人性舒适性7核心。满足人们对产品使用的舒适度。所以设计师不断地在设计中做出适应的调整来满足人类需求的不断变化。生物机体的构造不断地生长变化着，设计师不断地根据人类的轻松实现人机对话物质和精神需求在生态设计上，利用生物形.图4产品设计人机系统态中包含丰富的造型设计语言,不断调整其舒适性和宜人性，从而使得人机对话更加轻松。顺应了现代化产品设计的大趋势。在工业产品设计中仿生性设计思维是对基本产品设计能力的训练,但是我们必须正确认识仿生性设计的实质是对自然物的再创造过程，而不是简单的模仿，注重“神似” 而非“形似” 如:汽车、飞机造型的流线型形态，洗衣机的人工智能形态，显示器的超薄袖珍形态，家具的宜人化形态等等,都在产品.形态的开发中融进了许多仿生思维4。现在的设计中有很多成功案例是仿生性设计。261图5耳针仪图6雏菊形休闲椅_7图7蚁椅图8柠檬榨汁机过去的，以及国外的产品很多都采用了仿生性设计，获得了很中国煤伦共者的认同。现在的中国产品同样也成功的采用了仿生性设计，而且会有越来越国煤化二计方法。MHCNMHG.68四川理工学院学报(自然科学版)2006年6月今天,我们生活的时代科学技术飞速的发展着,日新月异我们必须学习和利用生物系统的优异结构和奇妙的功能来为我们的生活服务,这已经成为人类发展的一一个新方向。许多事实说明，仿生学是发展新技术的金钥匙。仿生性设计是设计领域的金钥匙。研究显示，有人发明了-种称为“细胞神经网络”的电脑微型集成电路,根据此项发明将另发明一种仿生“电子眼”可以用来进行类似视网膜功能的图像处理。因为科研人员已揭开眼睛是如何看到经大脑“翻译”的图像。所以不远的将来-种仿生电子眼可望诞生。还有科研人员以猴子作为人的替身，正在研究人大脑的思维与记忆的生理活动。研究人员设想，如果仿照人的神经系统,把它运用到电子计算机上去,就有可能诞生具有高级神经活动的生物计算机,那就是仿生性设计划时代的贡献。所有这些都预示着仿生性设计前途似锦,而且对仿生性设计的探索将越来越多，永无止境。5结束语仿生性设计作为产品设计的一种重要设计方式是很重要的。仿生思维是设计师在设计过程中的原创性设计意识，它能将设计师思维扩展开,从更多层次深入思考问题，无论人类社会发展到任何时期，自然生物始终是人类生存和发展依附的主体环境，生活环境中的“仿生”意义始终左右着人类生存的品质。这种设计思维可以帮助设计师充分发挥想象力,对工业设计的产品开发研究有积极作用;它将会为工业设计的发展带来生机与活力。参考文献:[1] 张展,王虹.产品设计[M].中国高等院校艺术设计专业系列教材. 上海:上海人民美术出版社, 2002.[2] 陈汗青,姚善良.仿生性创造思维与产品开发设计教学[D].江苏:无锡轻工大学, 2001, 2.[3]米宝山仿生思维与新产品开发[M].北京:中国轻工业出版社，1998.[4]庞志成， 陈世家.工业造型设计[M].哈尔滨:哈尔滨I业大学出版社, 1998.[5] 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It indicates the position and function of bionic design in the production project. Thepaper explains the reasons of using bionic design, according to analysis the essence, the expression of notionand emotion about design. And also, it clarifies bionic design is the source of innovation design, it is a gratetrend for modern production project. Moreover, the paper lists the successful usage of bionic design.Key words: bionics; bionic design; production plastic and project; thought for innovation design;production design中国煤化工MHCNMH G.