工业设计中的仿生设计与应用

周伯军工业设计中的仿生 设计与应用工业设计中的仿生设计与应用周伯军(佛山科学技术学院，佛山528000)摘要:基于科学家对仿生学研究的成果,通过工业设计师有目的结合不同产品概念进行仿生设计,使产品具有自然生命的意义与美感,体现出自然与人类、设计与科学、设计与技术多元的设计融合与创新。阐述了仿生设计研究的对象主要是以自然生物的“功能”“形态”、“结构”等应用于工业设计之中。关键词:设计;仿生;应用中图分类号: TB47; TB472文献标识码: B文章编号: 1001 -3563(2008)01 -0151 -03Bionic Design and Its Application in Industrial DesignZHOU Bo-jun( Foshan University , Foshan 528000, China)Abstract: The process of bionic design was introduced , which including acquiring the achievements ofbionics study and bionice design, to design according to different product concepts, to make product livingand beauty , to embody the amalgamation and creation between nature and human being, design and science,design and multi-technology. It was put forward that the goal of bionic design is to apply creature's function,configuration and structure to industrial design.Key words: design; bionic; apply仿生设计从某种意义上是仿生学的一种延伸和发展,体现油轮、滑翔机、带有汪尔克发动机的小型”飞机甚至从来没有过了“天人合一”的中国传统生存价值思想。科学家的一些仿生的大型喷气式飞机”。路易吉.科拉尼的设计以及呼吁人类学的研究成果,通过工业设计师的再创造进入人类生活,不断社会与大自然和谐统-的设计观念,都具有极其深刻的划时代满足了人们的物质和精神.上的追求,体现了自然与人类、设计意义,成功地影响了后代设计师,对仿生设计学的原理有了更与科学、设计与技术多元的设计融合与创新。科学家和设计师进一步的认识并得到发展。总是从自然界获得灵感和智慧。不同世纪的两位大师达.芬仿生设计学的研究为工业设计提供了新的思想、新的原奇和路易吉.科拉尼曾说:“人类的灵性将会创设出多样的发理、新的途经和新的方法,特别是现代仿生设计学其研究范围明来,但是它并不能使得这些发明更美妙、更简洁、更明朗,因更广泛,研究的内容更丰富,涉及到自然科学和社会科学。从为自然的物产都是恰到好处的”。"设计的基础应来自诞生于国内外仿生设计学的发展情况来看,形态仿生设计学和功能仿大自然的生命所呈现的真理之中。”仿生设计学就是努力探究生设计学2个方面是目前研究的重点内容。自然生物背后的特征原理,然后对其加以具体的设计与应用。,本研究所阐述的工业设计中的仿生设计与应用,是针对仿1 功能仿生生设计学研究的对象一自然生物的“功能” 、“形态" "色彩"、“结构”等,在工业设计过程中应用这些特征原理所进行功能仿生设计主要研究自然生物客观存在的功能原理与的仿生设计。我们从路易吉●科拉尼设计大师的作品中能看特征,从中得到启示,并用这些原理去改进现有的或促进新的到有许多的仿生设计典范,强调设计作品与自然生态之间的协产品设计。实际上仿生某- -自然物的功能设计 ,也就是开发设调与共生。在源于自然形式的设计理念和哲学思想的指导下，计出一种新的产品。其鲜明的仿生设计原理与方法、强烈的造型意念和极具旺盛生看功能方生设计的应用,能从极普命力的设计。以流线型的设计语言设计出海陆空各个领域的通而Y片中国煤化工刻的功能原理。只要多新作品:各种型号的汽车、自行车、摩托车、帆船、气垫船、超大观察C N M H G能获得设计灵感,从生物收稿日期: 2007 -10-11作者简介:周伯军(1958-),男,湖南人,佛山科学技术学院副教授,主要研究方向为艺术、装潢和工业设计,出版专著5本。151.包装工程PACKAGING ENGINEERING Vol. 29 No. 12008. 01的结构、功能上获得直接或间接原理,开发出新功能的产品。然生物形态向我们开启了设计的- -扇大门。是在对包括动物、发明史上有许多著名的应用仿生学的例子。据说瑞士的一位植物、微生物、人类等所具有典型外部形态的认知基础上,寻求守猎人每次守猎归来都会发现沾在自己裤子和爱犬身上的一对产品形态的突破与创新。强调对生物外部形态美感特征与种带刺的东西,他回家用放大镜观察,原来是苍耳籽,上面全是人类审美需求的表现”。从设计大师科拉尼的设计作品看倒钩的小刺,其倒刺像钩子- -样 ,用力才可以拉下来,再粘上便出,他对自然生物的观察感染了他的设计,展示了外形与功能又钩住了。于是这位猎人心想是否可以利用这种功能特性来结合的典范。自然生物形态仿生可分具象形和抽象形态设计。开发一种新产品呢?经过反复研究,利用现有的材料和技术系2.1具象形的仿生设计统,终于成功研究出了-种可以自由分离粘结的风靡世界的尼具象仿生是指产品的造型与被模仿生物的形态比较相龙.魔带"，已被广泛应用在服装、鞋类、玩具和其它产品上。像。 比较逼真地再现事物的形态。由于具象形具有很好的创造了另-种新的连接方式,一系列方便使用的新产品也相继情趣性、可爱性、有机性、亲和性、自然性,人们普遍乐于接问世,同拉链攀上了姐妹关系。这些新发明的产品,往往在事受 ,在玩具、工艺品、日用品应用比较多。乔纳坦.德，帕先没有预料到的领域里得到广泛运用,而且在不断的触类旁斯,多纳托.德，鸟毕诺,保罗.洛马其3位设计师创作的通,充实了新功能的新产品开发的自身价值。又如遍布世界各五指型座椅,尽管这件灵巧的家具设计的外形并不能很好地地文具市场的可以自由推出折断的美工刀开发设计就是其体现它椅子的功用,但它依然充分展现了 那个时代的设计精例，据了解设计者是从玻璃碎片和碎瓷片的缺口上得到启示而髓,如同大手-样的五指造型看上去像是对房间一次不虔诚开发出来的一种新概念刀片形式的美工刀。平时常常会有人的触动,但是它也是一 -把用碎玻璃片来刮东西,刮钝了后再换-块,又能保持其锐利的可以供入休息的舒服的缺口而继续使用。如果在刀片上做上刻痕也能达到同样的效座椅。 因为出色和独特果吗?就这一小小的发现使之诞生了新-代的美I刀。的造型,五指型座椅也成然而,人类常常在更多的动物、鸟类、昆虫、鱼类等生物身了-件风靡那个时代的上，将某些功能特性转移或运用到创造发明之中,试图在某些家具产 品税[”。但由于图1具象形仿生设计方面模仿动物和植物的功能。工业设计师更好地利用科学家其形态的复杂性,很多工Fig. 1 Concrete bionic design对仿生发明的实现和工程师对解决技术难题提供了帮助,来解业产品不宜采用具象形，决物与人之间的关系,既构建人机对话的平台。结合人类的需见图1。求转化设计新的产品,满足人们生理和心理上的需求。例如科2.2 抽象形 态的仿生设计学家根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,仿制成功-种十分奇特的在产品仿生设计中,具象形有着许多表现上的优势,但却小型气体分析仪。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，无法表达某些抽象的意念与感觉,这时就只有借助于抽象的表用来检测舱内气体的成分。又如根据受蝴蝶身上的鳞片会随现形式。设计师在进行设计创造时把表达对象有特征的感觉阳光的照射方向自动变换角度而调节体温这一功能的启发 ,将抽象出来,然后用纯粹理性点、线、面、体来构成抽象的形态表人造卫星的控温系统制成了叶片正反两面辐射、散热能力相差达-种感觉和意念。因此,形式上表现为简化性,而在传达本很大的百叶窗样式,在每扇窗的转动位置安装有对温度敏感的质特征上表现为高度的概括性。这种形式的简化性和特征的金属丝,随温度变化可调节窗的开合,从而保持了人造P星内概括性,正好吻合现代工业产品对外观形态的简洁性,几何性部温度的恒定,解决了航天事业中的一-大难题。 再如能否根据以及产品的语意性的要求,它大量地应用于现代产品设计。如蟑螂在没有光亮的地方靠触须能快速地自由行走的功能特性，法国设计师菲利普.斯塔克设计的“萨利夫"柠檬压汁器在设开发研制设计出一种盲人使用的带触须引路机器人,这种机器计中体现了斯塔克高超的设计才能,它看上去就像是一-只来自人能如同蟑螂-样避开障碍物,给盲人带来方便。英国研究人外太空的蜘蛛，通过3只员相当成功发明了“仿生电子手”,让手部有残疾的人自己打又长又细的“腿”站立在开器皿或拿握所需要的东西。他们同时试验了2种不同的桌子上,顶部压榨出来的“仿生电子手" ,第1款是用一块小型压力垫来启动引擎,而病果汁通过锥形的身体流人则要用手腕的特别金属铐来触动压力垫。第2款则更为先进放在压汁器底部的玻进,改用一种矽胶为接口,而由里面的电极接收到手腕肌肉发璃杯中”,见图2。是一出的信号来指挥“电子手”。件非中国煤化工仿生在追求心时5八，MHCNMHG图2抽象形态的仿生设计2形态仿生它独特的风格造型依然Fig. 2 Nonobjetive bionie design形态仿生设计学是工业设计所研究的一-个重要内容,而自能体现出使用者与众不同的品位。15周伯军工业设计中的仿生 设计与应用中相邻地排列着对偏3结构仿生振光方向十分敏感的偏振片,这一功能结自然界的生物经过了亿万年的进化与演变,令存在于世间的构,可利用太阳准确每一种自然生物形态都拥有自身巧妙而实用的、合理的.完整的形定位。据此原理研制态和独特的结构。结构仿生设计学主要研究生物体和自然界物质成功了偏振光导航存在的内部结构原理在设计中的应用问题。通过对自然生物由内图3结构的仿生设计仪,广泛用于航海事而外的结构特征的认知，结合不同产品概念与设计目的进行设计Fig. 3 Structural bionic design业中。创新,使人工产品具有自然生命的意义与美感特征”。有许多最佳利用力学原理的实例,让我们从静力学的角度出发,来观察一下4 结语生物形体结构对人类设计产生的影响,稍加留意,便会发现周围许多商品的结构形式,大多来源于对动植物结构的模仿。如蜂巢由在设计过程中结合科学家对仿生设计学的研究成果以及-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特征原理 ,与工业设计师的互动,准确地捕捉到市场需求,结合个相同的菱形组成,是最节省材料的结构。在蜂巢的启发下,人们对市场需求全面而准确的认识,提出某种产品的构想或概念。仿制出了蜂窝结构材料,具有重量轻.高强度和刚度大、绝热和隔以及如何通过相应的艺术处理手法将之应用于设计之中 ,从而音性能良好的优点。它已应用于飞机的机翼,宇宙航天的火箭,甚创造出有价值的新 “品来。至于日常产品设计之中。如朱丽安.布朗摹仿大象鼻子结构设计的“汉尼拔"胶带分割器,用“象鼻"外形结构来延伸胶带的整体外参考文献: .观。“象鼻”上还拥有放射状的“助骨" ,这些用来增加“象鼻"强度1] 王虹,沈杰,张展.产品设计[M].上海:上海人民美术出版社，的横隔状结构可以轻松地收回到胶带分割器主体中去,这样的设2006.计也能在用户不使用分割器的时候方便地进行保存,避免内部的2]于帆, 陈燕.仿生造型设计[ M].武汉:华中科技出版社,2005.胶带受到灰尘的干扰,见图3。这件设计作品得到无数设计大奖,[3]拜耶. 希拉莉现代经典设计作品大观[M].北京:中国建筑工业出版社,006.在世界各地的办公室中颇为流行”。又如蜜蜂复眼的每个单眼(上接第147页)在我国源远流长的文化史上,松、竹、梅被誉为“岁寒三期的要求。友”,而梅、兰、竹、菊被称为“四君子”,竹子均并列其中,可见竹子在我国人民心中占有重要地位。竹子与人民生活息息相关,竹子的利用涉及衣、食、住、行、参考文献:用各方面,正如苏东坡所述:“食者竹笋,居者竹瓦,载者竹筏，1] 第亚尼.马克非物质社会[ M].成都:四川人民出版社, 1998.炊者竹薪,衣者竹皮,书者竹纸,履者竹鞋,真可谓不可一日无[2] 张久美，杨先超.产品设计中的仿生性设计[J].四川理工学院此君也。”报, 2006,19(3).我国人民喜欢竹子还因为其秆挺拔秀丽、叶潇洒多姿形3] 关艳产品体验设计研究[D].武汉:武汉理工大学, 2006.千奇百态;它四季常青,姿态优美独具韵味,情趣盎然。当人4] 唐智国,孙颖莹.论体验经济条件下的产品设计[J].浙江理工大学学报2006 ,23(4).们有闲情逸致漫步于青青翠竹之下时, -种无限舒适和遐意便[5] 派恩.约瑟夫,吉尔摩.詹姆斯.体验经济[M].第1版.夏业会油然而生,竹在精神文化方面内涵+分丰富和独特,影响着良,鲁炜,译北京:机械工业出版社,2002.我国人民的伦理道德和审美观以及审美意识。这个设计的成功之处在于巧妙地运用了竹子在我国人民6]余森林论工业设计中的仿生[]/OL]. (2005 -04 -23). ht-tp://www. arting 365. com/ vision/ discourse/2005 - 04 - 23/con-心中的影响力,把形成的我国人民大众的审美价值观的符号语tent. 11426694410143481 hrml.言带入产品形态设计中,迎合人们丰富的审美体验,受到我国[7]若娜杨君雁.仿牛在产品浩利设计中的应用[J].包装工程,.大众的好评及喜爱。中国煤化工总之,产品形态仿生设计将自然元索运用于产品形态设[8]YHCN M H G特征[J].工程图学学报，计中,使产品形态更富有人情味、更有亲和力,更贴近人,容1996,(1):易满足更多人的精神和情感需求,唤起更多人丰富的审美体[9] 中西元男,王超鹰.21 世纪顶级产品设计[M].上海:上海人民美验,顺应了体验设计下要求设计把用户体验带入产品生命周术出版社，2005.153