浅析工业产品造型的仿生设计 - 图文

广州大学松田学院

毕业论文（设计）

题 目 浅析工业产品造型的仿生设计

学生姓名 邱**** 学 号 11060402*** 专业班级 工业设计*班 导师姓名 *****

二○一五 年 五 月

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毕业论文原创性声明

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20 年 月 日

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20 年 月 日

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20 年 月 日

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浅析工业产品造型的仿生设计

摘要：通过仿生设计研究，探寻提高产品造型艺术品质的有效途径和方法，并且通过工业产品造型的仿生设计创造性方法及思想体系，对产品在造型上进行整合、设计、做出评论加以提出新的方法。在工业设计领域，仿生设计一直是一种重要的设计方法。而造型仿生的产品满足消费者的心理需求，能够唤起人的自然情怀，拉进人、物、自然三者的关系。

论文从“概念”入手，从多个角度分析、解读仿生设计的实际内涵。如何认知生物的结构特征，生物形态特征的产品设计转化，对仿生设计流程通过案例深入的分析、归纳、总结，使设计师能够更加准确的把握设计流程的每一个步骤。将产品设计的基本方法同仿生设计的思维方法相结合，构建产品造型仿生设计方法的一般途径。 关键词：工业设计，生物结构特征，产品造型，仿生设计,仿生学

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On the industrial product design bionic

Abstract: bionic design research, to explore the plastic arts to improve product quality and effective ways and methods; and by the industrial product modeling of bionic design and creative ways to integrate the product of ideology in the modeling, design and make comments to propose a new approach . In the field of industrial design, biomimicry has been an important design methods. The shape of bionic products to meet the psychological needs of consumers, can evoke feelings of human nature, to pull into the relationship between objects, three of nature. This paper from the \meaning of the bionic design. How the cognitive structure of organisms, biological morphology product design transformation of bionic design process through case-depth analysis, induction, summarize allows designers to more accurately grasp every step of the design process. The basic method of thinking product design combined with the bionic design, building product modeling approach bionic design methods in general.

Keywords: industrial design, characteristics of biological structures, product modeling, bionic design, naturally, thought forms, bionics

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目 录

1 绪 论................................................................... 6

1.1课题的背景和意义 ..................................................... 6 1.2文献综述 ............................................................ 7

1.2.1国内发展状况 .................................................. 7 1.2.2国外发展状况 .................................................. 7 1.3课题研究方法和内容 ................................................... 8

1.3.1研究方法 ...................................................... 8 1.3.2研究内容 ...................................................... 8

2 概 念................................................................... 9

2.1仿生学的概念......................................................... 9 2.2仿生学与仿生设计的关系 ............................................... 9 2.3工业产品造型设计与仿生设计的概念 ..................................... 9

2.3.1理解造型 ..................................................... 10 2.3.2仿生设计要素与特征 ........................................... 10

3 产品仿生设计类型分析 ...................................................... 12

3.1物质现象 ........................................................... 12

3.1.1产品造型仿生设计 ............................................. 12 3.1.2产品色彩仿生设计 ............................................. 13 3.1.3产品肌理仿生设计 ............................................. 14 3.1.4产品功能仿生设计 ............................................. 15 3.1.5产品结构仿生设计 ............................................. 15 3.2精神内层 ........................................................... 15

3.2.1情感仿生设计 ................................................. 15 3.2.2趣味仿生设计 ................................................. 16 3.2.3直觉仿生设计 ................................................. 16

4 产品仿生设计程序与方法、案例分析 .......................................... 18

4.1产品仿生设计方法 .................................................... 18

4.1.1设计的思维方法 ............................................... 18 4.1.2生物认知方法 ................................................. 19 4.1.3生物特征的产品设计转化 ....................................... 19 4.2从产品概念到仿生对象的仿生设计程序 .................................. 20

4.2.1设计案例分析——奔驰概念车的设计 ............................. 21 4.3从仿生对象到产品的仿生设计程序 ...................................... 24

4.3.1熊猫之迷你音响设计 ........................................... 24

5 总结 ..................................................................... 27 参考文献：.................................................................. 28 致谢 ....................................................................... 29

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1 绪 论

1.1课题的背景和意义

中华上下五千年文化历史中，从新石器时代的彩陶、汉字的发明、图形图像的演化，青铜器的制造到唐三彩的艳丽，城市规划和易经八卦二进制符号系统，再到漆器、丝绸、陶瓷等，都有学习、模仿、提炼、融合大自然万物的痕迹。中国传统文化对自然万物生灵的敬畏和崇拜就是中国仿生设计的起源，同时也是期望与自然和谐共处朴素心态的体现。从中国传统文化中的“道”哲学这种至上的真理，以及中国人所追求倡导的文化“天人合一”的传统，可见自然万物契合了人精神世界的结构。在西方，古希腊这哲学中，“自然”是指一个没有价值意义的“物质素材”[1]。它没有生命的痕迹并且处于中性的一个状态，自然被那个年代的人们以高高在上的姿态所征服，导致西方形成天人对立、心物对立、神人对立的思想。从文艺复兴时期人文精神的崛起，造物文化兴起带动的设计运动，便开始寻求人与自然的平衡，希望在自然的启发下获得人自身与人类社会上质的飞跃。

而近代以来，科学技术的发展带动着人类社会向工业时代迈进，工业化以及现代化，导致人类的生活习性从依赖、融合自然逐渐转变为脱离自然乃至独立的存在。在经济高度发展工业化取得了一定的成绩，牺牲了很多有价值的东西，甚至是人们所追求的生态平衡。人类永无止境对自然的索取，盲目的对抗自然掠夺有限的资源等。以此造成，全球气候变暖、工业污染严重，野生动物的灭绝等众多问题，人们才意识到对自然的关注与保护，重新审视人与物与自然的关系。人与自然的和谐发展，才是社会历史进步的源泉。

在科学的工业设计系统理论中，产品设计是工业设计的核心，工业产品造型的设计是对工业产品的整个形态，功能、形态、材料、构造、色彩、加工方法、合理性、表面处理、装饰等诸因素从各个角度进行综合性的处理即产品的三维空间造型处理，既要满足大众物质需求，又要满足人们的内心上、精神上的追求。工业产品造型的仿生设计，在此基础上，为的是协调人、物与自然的关系。为产

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蔡江宇，王金玲.仿生设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.9:41

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品设计提供科学的原理，将设计温和柔美的一面展现出来；进一步探索、挖掘设计灵感；赋予设计作品更多的精神与文化内涵。从某种意义上来说，是对于仿生设计思想的一个延续，本论文将运用产品造型仿生设计个案例进行深入的研究。

1.2文献综述

1.2.1国内发展状况

近代从改革开放以来，中国的工业设计开始逐渐的成长，相对西方国家来说起步较晚，在工业产品自主开创设计这一块的国民意识薄弱。多数交通产品、家居产品、电子产品等都从国外先引进，冲击着国内的市场，国家工业化的发展也导致各种尖锐问题出现，而中国如何把制造大国的标签换成创造大国，在产品设计上是至关重要的。随着经济的发展，人们生活水平的提高，产品多样化使得人们不仅仅停留在物质的功能、技术上的追求，更多的是精神以及心理上的需求，提倡的绿色健康生活、低碳经济等。而中国在产品造型这一块的发展不容乐观，“山寨”是我国企业产品难以甩掉的一个阴影，而在产品造型仿生设计这一块有发展但是非常的慢，成功案例少之又少，极不成熟。同时出现与“天人合一”的传统思想相向而行，盲目的向大自然索取，资源效率利用得不到提高。如何改善这一现状,同时满足人们的需求。产品是设计灵魂的载体，大自然是设计的源泉，将产品与自然相融合和谐发展才能满足现代人们对自然的追求，同时带动中国制造走向中国创造的道路步伐的加快。工业产品造型仿生设计在中国还有巨大的发展空间。

1.2.2国外发展状况

目前国外一些发达国家的设计方面始终比较先进，工业设计起步也比较早，相对而言在仿生设计、工业产品造型仿生设计的发展也相对成熟。现代的典型代表人物，德国的卢吉?科拉尼设计师，他的流线型仿生概念来源于大自然，与空气动力学结合，颠覆传统的工业设计，对工业设计领域产生着重要的影响。而对于产品造型仿生设计，国外的一些经典案例，大众的“甲壳虫”汽车、宝马汽车车灯的鹰眼、兰博基尼的昆虫仿生设计、赛罗那米拉之家、悉尼的歌剧院、松果

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灯、安娜吉尔启瓶器等等、产品造型仿生设计体现在大到飞机汽车交通建筑等方面，小到家居生活用品的方方面面。随着工业设计的发展，仿生设计的运用在各个科学领域涉及的产品涌现得越来越多。

1.3课题研究方法和内容

1.3.1研究方法

论文以使用文献收集法进行分析，对现有的产品造型仿生设计理论进行归纳和总结，主要是研究的方向是造型仿生设计的相关理论和案例分析

研究的技术路线分别是：资料收集和理论研究。书面资料收集:通过查阅有关于产品造型仿生设计的参考籍；电子资料收集：主要是通过浏览Internet上有关于工业设计、工业产品造型仿生设计文献、信息、刊期、论文等系统知识。理论研究部分统计分析法:进行对资料的分析，对比和演绎;总结归纳出产品仿生设计的一般方法

1.3.2研究内容

论文一共分为五部分内容来论述，第一章是绪论，介绍论文研究的背景，分析以及小结产品造型的仿生设计的意义和必要性。第二章到第五章主要是相关的理论和设计程序，分别是围绕产品造型仿生设计的概念、类型、设计的一般方法展开，以及对仿生设计案例的分析总结。

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2 概 念

2.1仿生学的概念

仿生学作为一门独立的学科，诞生于20世纪60年代。1960年9月在美国召开第一届仿生学研讨中斯梯尔把仿生学定义为：“仿生学是模仿生物系统的原理来构造技术系统，或者使人造技术系统具有类似于生物系统特征的科学[2]。”简而言之，仿生学就是模仿生物的科学。从生物学的角度出发，仿生学归于“应用生物学”的其中之一领域。从工程技术方面来看，仿生学根据对生物系统的研究，仿生学的研究为设计建设创造新的技术设备供给了新的途径以及原理和方法

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。从另一个层面来说，仿生学影响了人的价值观、渗入到了生活，影响、改变

着一切，参与到人、自然共存这个哲学命题的研究。

2.2仿生学与仿生设计的关系

仿生设计就是模拟大自然以及生物系统的结构、功能、形态、色彩等特征进行创造性的设计。简单来说，仿生设计就是模仿大自然和生物的各种特性或受自然和生物的启发而进行的广义设计[4]。而仿生设计与仿生学之间有着内在的联系，又存在一定差异性。仿生设计是以仿生学的研究为基础，仿生设计是仿生学领域上的设计实践；外延上，仿生学包含仿生设计，仿生设计即是仿生学领域的一个重要分支。两者在内涵上都是以自然生物为创造源泉，思维观念上也相似，有意识的将科学的技术方法等运用到人工造物对象上，有着相似的目标，实现人、自然、物之间的和谐关系。

2.3工业产品造型设计与仿生设计的概念

工业产品造型设计是工业设计中的一个主要分支，工业设计是一个系统的科学体系，狭义上定义是：“就批量生产的产品而言，凭借训练、技术、知识、经

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卓新.基于仿生学的空间钢结构形体设计[J].钢结构，2003，18(1)：9 -10

贾君[1,2]任露泉[1]丛茜[1].仿生食品工程学的研究[J].粮油加工与食品机械,2006，(1)：84 -85 余秀欣.论仿生设计的原创性方法在现代创新设计中的应用[J].艺术百家，2006（2）：93

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验及视觉感受而赋予材料、结构、构造、形态、色彩、表面加工以及装饰以新的品质和资格”[5]。产品造型设计是工业设计的核心。

仿生设计学又称设计仿生学，是关于研究生命、生物形状、功能、色彩、结构、材料、声音、意象、情感、趣味等物质与精神特征的设计科学[6]。而仿生设计是艺术设计与仿生学两者之间相互作用、结合，具有边缘性交叉的学科，两者有着共同的生物对象及其研究内容。

2.3.1理解造型

造型的关键就是“形态”，即物质、心理空间范畴的“形状”、感知时空相间的“态势”及“认知”，是人类造型的目的、依据、和积淀的文化[7]。在工业设计中的产品“造型”综合着产品的技术、结构、色彩、功能、原理、肌理、材料、材料加工工艺等因素一起协调，才能回到现实的生活中。这个“型”它必须依据“因地制宜”、“因材质用”、“因势利导”、“适者生存”的基本原则。这里理解的“造型”是一个宏观的范畴。

2.3.2仿生设计要素与特征

人、物（大自然）是仿生学中研究的两大主体，设计学里的两大核心。仿生设计中，人是能动的造物者，大自然是仿生设计思想的源泉和方法。人类对大自然的关注以及对社会关系的重视，以仿生学为桥梁，赋予仿生设计产品美学中的审美价值、伦理学的情感价值和哲学中的文化价值。这一过程实现人类所追求人、物、环境三者的和谐，并实现人类自身的自我价值与情感升华。所以人与自然这两个是必不可少的设计要素。

仿生设计在自然科学、社会科学、艺术设计等领域都产生了很多创造性的产品，始终坚持人、自然、科技之间的平衡，一般来说具有共同的特征：第一，仿生设计凝结在看得见、摸得着的物质性对象。仿生设计是将生物对象的生命体的感知现象的体验转移到产品上，赋予产品寓意及灵魂的过程。第二，仿生设计是

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柳冠中.工业设计学概论[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1997 王金玲.“物语”：仿生设计的元素分析[J].艺术与设计:艺术版，2014 柳冠中.综合造型设计基础[M].北京：高等教育出版社，2009.7

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一套整体的系统。在仿生设计中不仅仅是单一模仿，而是从一个系统到另一个系统的能量转变，从而进一步改善原有的技术设备、创造出新的方法和工艺等。第三，仿生设计具有自然的属性。仿生设计与其他设计理念相比，最大的特征就是对有生命的自然对象的关注和借用。第四，仿生设计具有自然美学的价值。随着社会发展产品多样化构建人类的生活，仿生设计产品影响到消费者的情感、心理和精神层面，仿生设计是自然美学的凝结,因为它本身就是借用一个美的产物作为参照物。仿生设计的产品自然也承载着自然生物美学的价值结晶。

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3 产品仿生设计类型分析

3.1物质现象

任何物体首先都要以空间存在的形式被人们认知，仿生设计产品也不例外，占据着一定的物理空间，从而也进入了一定的心理空间。从物理空间的角度来看，仿生设计产品可以按照造型、色彩、肌理、功能、结构、材料等作为一个单位

来分类型而展开。一般而言，人类的认知是一个由视觉到触觉再到综合感知的一个过程，对于仿生设计理念的感知结果，是对各种仿生设计产品的综合得出的结论。从而在物质空间层面根据人类认知的心理特征，可以将仿生设计分为:功能仿生设计、造型、色彩、肌理仿生设计等类型。

3.1.1产品造型仿生设计

这里的产品造型仿生设计中的“造型”跟前面理解的“造型”又是存在一定的区别，前面所说的产品造型是一个综合了产品所有性质属性的名词；而这里所说的产品造型是物质层的一个小分支，指特定产品外观单一的造型，或者说是形态仿生设计。在造型仿生设计中又存在着具象仿生设计、抽象仿生设计、意象仿生设计，一般而言，这是一个由初级到高级阶段再到一个综合性的阶段。

具象仿生设计是通过对生物对象的形态、概念、属性等认知进行联想，从而再设计创造和临摹出新的产品。自然生物和具象的产品之间在形态上存在着一定明显的关联性，在造型呈现上有相通的语境，在形态契合上还有遵循一定文化背景。例如著名跑车玛莎拉蒂3200GT的外观造型，车身正侧面的造型像是一条鱼正张开小嘴，车的视镜造型模仿驼类动物的耳朵，或是奶牛的耳朵，这些动物特征的辨识度很高，一旦进入人们的视野便会让人联想到那些动物的形态。在工业产品中融入形态仿生设计，拉进人、自然、物三者之间的关系，使之更为和谐的发展。而不同的名族文化背景、教育程度对仿生设计理念的接受程度不一样。抽象仿生设计是仿生研究中最有价值、最富有艺术性，也是最有技术难度的内容之一。抽象的仿生设计是对生物对象整体造型生长形态的一个高难度的概括和极简化，将自然生物对象内在的主要特征属性提炼，是一种心理上的修改再创造的活

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动，发挥知觉的判断性、选择性、整体性，主要偏执于生物对象内在的本质属性特征转化为产品对象的形态美即造型。抽象仿生设计最经典的产品设计非蒙德里安的红蓝椅子，它运用三原色的象征意义，黄色象征阳光，蓝色象征天空，红色象征阳光与天空的交际处，垂直线与太阳照射有关，水平线代表地球环绕太阳的轨迹。座椅高度的抽象概括和形象是消费者陷入无限的遐想哲理空间。意象仿生设计是使用偏于抽象和主观的意象思维，将自然生物对象中具有社会性、文化性等价值特征引用到产品设计上，创造更具有价值意义的新产品。意象仿生设计过程中，需要将生物本身的“形”“意”经过转化和凝练，赋予到人造物上。例如，中国北京的奥运吉祥物，上海世博会的海宝吉祥物，港澳的区微；中国明间所常用的梅兰竹菊、十二生肖等作为意象仿生升级具有文化寓意的产品。

3.1.2产品色彩仿生设计

色彩都包含色相、明度、纯度三种要素，色调还有冷暖、轻重、软硬、强弱之分，对人心理分别有不一样的作用。色彩仿生设计是利用大自然中各种色彩形式、色彩搭配原则规律，获取色彩与自然生物形态结合的本质属性和生命特征，运用到产品上，从而提高产品的辨识度，增加产品的认同感。色彩仿生设计首先要对自然生物和产品对象进行分析，抽取最有利的结合点。其次是与周围的环境相融合，遵循色彩搭配原则。最后在自然界色彩是会因季节的变化而变化，则是色彩的变化原则。最能理解案例莫过于迷彩服，军用服装因为要与地理周围环境相融合，所以兵种的不同服装也会不同，从而也提高区分不同兵种的辨识度（图3-1）。

图3-1 迷彩服色彩

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3.1.3产品肌理仿生设计

我们生活在不同材料的世界里，人类的出现和进化都伴随着生活中密不可分的材料，材料与人类的衣食住行紧密相连。在产品设计中，材料作为产品最原始最基本的一个载体；在仿生设计中，肌理仿生设计处于人类认知食物的第二阶段，通过自然生物表面的肌理、纹理、质感上创造出与自然相通的组织结构和纹理触感。通过材料质感上的仿生设计，可更直观的表达产品并且增加自然物的相似度，一定程度上还能改变产品的功能性。例如深泽直人的饮料盒包装设计，是色彩和肌理仿生设计相结合的典型代表作（图3-2）。使消费者在视觉上，产生了产品与果实之间的联想，提高产品与果实的相似度，在知觉上，产生了人造物与自然之间的无缝对接，提高产品造型的消费号召力。

图3-2 深泽直人包装设计作品

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3.1.4产品功能仿生设计

任何产品设计的第一要素就是满足功能需求即功能仿生。产品的功能性仿生是指通过研究生物体和自然界物质存在的功能原理，并使用这种原理去改进现有的或者建造新的技术系统，以促进产品的发明和更新换代。日常生活中各个领域功能仿生设计都随处可见，鲁班模仿漏兜树锯齿状的植物发明了锯子、飞机功能设计是来自小鸟、火箭升空原理是来自水母、墨鱼的反冲原理、潜水艇功能仿生设计来自鱼鳔等等。

3.1.5产品结构仿生设计

仿生设计中的一个重要的分支之一就是仿生设计，通过研究自然生物内在的结构特点、构效关系，从而对产品设计的内外结构、整个系统等进行仿生模仿，进一步提升产品工程系统构造的效率，是一门综合性交叉学科，它最终的的原则的就是合理性。结构仿生就是为了最大限度地体现合理性原则，将自然生物经历过亿万年的进化和演变，拥有的神奇、实用、合理且独特的结构原理应用到产品上，从而体现功能的合理性。合理性和和谐价值是未来的设计发展趋势，所以不要过分的强调功利和美。

3.2精神内层

随着时代、经济的发展，非物质化问题逐渐得到新的关注和研究，消费者对心理内在的精神需求，使得非物质化性的文化即精神得到不断的发展和需求。从而产品设计上需要重新考虑及处理物质与非物质之间的关系。在21世纪这个物质多样化的背景下，人们希望通过一些趣味性的、情感性、直觉性的人造物，拉进人与自然、人与物的关系，从而满足消费者的心理需求，促进人、社会、自然和谐发展，实现自我的一个价值追求。

3.2.1情感仿生设计

情感在设计中的应用常常和感性、美、爱、激情有关，情感设计把设计明确

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划分为三个层次：本能层、行为层、反思层[8]。本能的情感设计能带给人感官上的刺激，行为层的情感设计通过人与物与环境的交互关系满足用户需求，反思层的情感设计则是深层次的心理感受，针对产品本身的文化象征寓意等。

3.2.2趣味仿生设计

“趣味”原本这个词的含义是感受饮食中某些溶解物的刺激的感官性质[9]。最初，趣味是一个生理感觉，随着发展趣味从一个生理感觉变为心理知觉，从低层次的味觉转化到高层次的知觉范畴。

在现代主义时代，设计产品所追求功能的简约、方便，常常以无趣作为设计产品的特征出现。趣味仿生设计恰好的能规避趣味性与形式功能之间难以两全的矛盾。独辟蹊径地将自然万物的生动感、乐趣感贯彻到产品上。

3.2.3直觉仿生设计

直觉仿生设计就是通过模拟人体感官体验的那一瞬间性，对自然生物的扑捉直觉反射的规律，在产品造型、功能、美学等设计中，实现一目了然，不言自明、一望而知的效果，对于产品属性更直观，达到自然、内敛、智能的美学高度，实现人与人造物之间如人与自然物关系一样，创造人性化、直觉化的产品。

直觉和仿生的结合还要建立在联想的心理机制上，通过敏感的观察，不需要太多的储备知识，把一定的时间、空间上两个东西想连接，把两者的结构、功能等看成相似物。直觉仿生设计创造了无意识的自然现象，也可称作无意识设计。深泽直人作为“无意识设计”的代表，他认为无意识，实际上就是人们意识到自己需要什么，而没有想明白到底要什么。1999年他为无印良品设计一款光碟播音机，操作简单，简约明了，不论国籍、年龄、教育程度等因素都可以操作，不需要使用说明书，这样的直觉设计的产品让使用者人再惬意不过（图3-3）。

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Donald Norman.情感化设计[M].北京:电子工业出版社，2005

蔡江宇，王金玲.仿生设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.9:94

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图3-3 光碟播音机

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4 产品仿生设计程序与方法、案例分析

4.1产品仿生设计方法

仿生设计方法与设计的目的、设计要素、设计风格等多种因素都有关系，所以说仿生设计方法并没有一个固定不变模式和规定的方法，但是创造性的设计思维、对独特的生物特征认知和产品化设计还是有一定的规律可循。所以在设计中也好，仿生设计中也好，首先要掌握的是设计的思维方法，对事物特征敏感的认知能力，对事物的抽象能力和概括能力以及对事物的观察、分析归纳能力的把握。步骤无非就是观察、分析、归纳、联想、解决问题、提出新问题的一个过程。

4.1.1设计的思维方法

设计的根源和主要中心点就是具有创造性的设计思维，仿生设计也不例外，仿生设计在创造性的思维方法中主要是运用生物的结构特征进行模仿。实际上，仿生设计是感性、理想思维方法相互交错相互作用的一个演绎的过程；因为仿生设计是创造者用感性的思维来诱导创造性的设计，激发设计师的个性和内在魅力，又用理性思维来推敲，不断的系统化，与客观条件、相关因素相结合达到理想的一个效果。

仿生设计的创造性思维的主要特征有跳跃性、独创性、易读性、同构性。跳跃性是因为从设计初稿、产品概念的确定到产品化，从逻辑上、推理演绎思维中不断的跳跃，是发生质变的一个过程。具有独创性是因为仿生设计需要打破传统固有的思维模式，高度抽象概括的能力在原有的基础上发射出新的东西。仿生设计在仿生对象与被仿生对象之间必须直观可见，两者之间的相似度，象征性等。在设计的过程中，客观条件信息特征和主观信息特征通过衔接、同化等方式来实现两者的沟通、共同的过程和结果。仿生设计的思维类和我们平时所涉及到一般的设计思维类型其实没太大的区别，分别是：发散、聚合、逆向、联想、灵感、模糊、概念思维等。

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4.1.2生物认知方法

生物的特征主要源于环境，依赖形式而存在，想要从设计的角度去认知生物，需要通过对生物由表及里的观察、分析、归纳。人的认知有三个过程，第一是视觉、触觉感官功能的作用，再由生理活动升级到心理活动。对于仿生设计，对生物特征提取、高度的简化，必须对生物深入的了解。一般生物认知我们分为两种:常态和非常态的生物认知；生物客观认知和主观认知。

常态就是经常性的表现或常被看见和感知的状态，例如：红花绿叶、春暖花开、北雁南飞等自然规律和现象的认知。对于生物常态的认知是生物本质、概念上认知的重要内容，它们都存在生活常识、习惯、经验中的生物常态，对于我们而言具有代表性的认知。相对对于仿生设计而言，生物常态是基于人类对生活习性所固有的传统思想和认知，从创新的角度，显得不够全面、存在一定的盲区。相对于常态认知非常态的生物对象的形态认知可从以下几点切入:一是从不同的角度对事物进行观察认知；二是对于生物形态与概念从宏观和微观的认知；三是从生物的整体出发，认知整个系统的结构关系，理清统一对立的关系；四是从生物对象的整体形态和特质以及概念等变化认识、感知，物质是不断的运动，随着时间变化，自然生物对象的生长、习性行为、演变等动态变化。

动植物都是以客观的方式存在，具有它自身的科学性质，是内部结构和外在的环境因素相互交叉作用的结果。所以从客观的认知方式因从生物本身的概念、结构、形态、环境开始着手。例如，莲和仙人掌，因生存环境的不同导致生物内部结构不同。当然，对于生物的认知很多方面也受主观影响。例如，有些生物被认为是丑的、有害的，另外一些生物被是美的、有益的；有些生物被赋予特殊的寓意和象征，与某些事存在一定的关联，从成为人类精神的一部分。从主观的角度去认识生物可从生物的美感认知、生物的意象认知、生物的人工化认知。

4.1.3生物特征的产品设计转化

仿生设计是一个复杂的过程，不仅要面对千差万别的各种生物，同时还要面对产品概念和产品构成元素，还要顾及各种设计需求和目的，所以在设计的过程中应该根据具体情况采取相应的措施，具体问题具体分析。

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仿生设计中，对于生物特征的观察、认知是设计工作中最基础的环节。所以在生物认知的过程，可以采用一定的方式对生物特征进行记录、描绘、高度的简化抽象概括生物结构特征，可以利用摄影工具或者手绘的方式。以分析、归纳、提炼方法使生物结构特征更加鲜明突出，更有利于产品的设计。

4.2从产品概念到仿生对象的仿生设计程序

整个设计程序，以产品概念为先，自然先从产品属性开始着手，详细可分为八步骤为下几点（图4-1）

图4-1 产品概念到仿生对象的仿生设计流程

一是产品本身概念的产生和明确。产品概念从一个比较笼统的层面或者说是抽象到具体的一个形象，从虚到实的过程，是设计活动过程中的主要内容。产品概念的产生不论造型简单与否，都以人为核心，以消费需求为目的。所以明确产品概念还要做产品调研，消费群体的定位研究、市场环境的调查研究，简单的来说就是为产品定位工作。

二是选取仿生对象。经过产品分析明确产品设计的概念之后，在选取仿生对象还需做到：收集现有的同类产品信息资料作为选取仿生对象的参照；从收集到的自然形象的种类准确的选取产品仿生对象群，将各种仿生对象和产品进行分析归纳，找出不同点与共同点；了解仿生对象的属性由表及里，发掘可仿生的形态语意；最后选取与产品相匹配最为合适的仿生对象，可通过联想、推理、类比等

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方法。

三是提取仿生对象特征。确定仿生对象的属性特征；以仿生对象最为突出的特征为先；选用仿生对象的局部或者整体；最后选择仿生类型。

四是简化与抽象概括仿生对象。提取仿生对象的结构特征后，要结合产品的形态特质设计要求，突出仿生对象的结构特征，防止生搬硬套应运用恰当的方法进行简化处理，摆脱自然形象

五是应用特征进行设计。把高度概括后的仿生对象特征结合产品进行设计。 六是设计细化。这是一个反复修改、整合、提炼的设计细化流程，在这一过程中要考虑到产品方案是否符合产品设计定位要求；同时专业化的进行产品设计。

七是模型的制作和设计展示与评估

八是设计提案的产品化。产品化的核心是制造和生产，就是把一切涉及到材料、工艺、包装等标准化、对成本、安全、功能指标涉及相关规定等因素解决。

4.2.1设计案例分析——奔驰概念车的设计

2005年奔驰推出一款概念车，仿生的灵感来自于盒子鱼。

（1）是确立产品概念，经过调研确立产品设计目标，这款概念车不仅要符合动气动力学还要满足安全、舒适、环保的环境，整体和谐。要从大自然中选出流线型体型的仿生对象。

（2）选取仿生对象。由生物学家、工程师、设计师团队去寻找合适的仿生对象，最终在水下的世界找到流线型体型、灵活的盒子鱼（图4-2）。

图4-2 仿生对象——盒子鱼

（3）提取仿生对象特征，根据汽车的需要和盒子鱼的特点，确定模仿类型，分别采用生物对象的色彩和整体形态特征（图4-3）。

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图4-3 提取盒子鱼的基本特征

（4）简化仿生对象特征。提取的仿生对象的特征还没摆脱自然形体是无法跟汽车设计形成良好的配合，对其运用相应的手法进行简化、提炼，对外部结构做减法，保留基本特征。

（5）运用相应方法对特征进行设计，将仿生对象的主要特征融入到汽车的设计之中，通过汽车的造型体现仿生对象的特征。经过简化与汽车形态吻合后做出比例按1:4的比例做出泥模。经过风洞测验得出它的风阻系数只有0.095（图4-4）。

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图4-4 泥塑车模型

设计细化、根据泥模车型，设计人员决定开发一款充分灵活具有良好的道路适应能力的四座带行李箱汽车。奠定了汽车整体基础，接下来就是不断的完细节。

模型的制作和设计展示评价，可以按比例修改模型，做出有关的总结和评价，要具有相对的客观性。

设计提案的产品化、这个仿生设计最独一无二的成果是:汽车拥有双门，四个舒适单座、全景挡风玻璃，顶棚玻璃天窗和后挡板——4.24m长，1.82m宽，1.59m高。最后出来的真车与模型相比更真实性、方便，难免在某些方面会打折扣，但是这款概念车保留了出色的空气动力学原理的特点。汽车的燃油耗费、一氧化氮排放量分别下降了20%和80%，如（图4-5）。

图4-5 产品展示图

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4.3从仿生对象到产品的仿生设计程序

以仿生对象为主导的仿生设计，是从仿生对象由表及里、由外而内的观察、分析、归纳中发现和获得仿生对象的结构特征进行产品设计。具体流程如（图4-6）

图4-6 仿生对象到产品的仿生设计流程

整个设计程序中第一步是确定被仿生对象；第二是确定仿生说对象的概念，通过分析自物的属性、生活或生长环境等；第三是提取仿生对象的主要结构特质和主要特点；四是高度简化与抽象仿生对象的主要特征；五是应用特征结合产品设计、细化以及展示。

4.3.1熊猫之迷你音响设计

（1）确立被仿生对象——熊猫（图4-7），我国国宝，数量稀少、憨态可掬，形体特征明显。

（2）确立仿生对象概念。对仿生对象进行观察、分析，从它的生活习性、形体外貌特征开始。大熊猫体型肥硕、头圆尾短，全是毛色主要以黑白相间为主，大眼圈呈八字型，两耳、四肢、喜欢竹子等等。给人感觉是可爱、憨厚、非常讨人喜欢，就以这些作为仿生设计的仿生对象概念。

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图4-7 仿生对象——熊猫

（3）提取仿生对象特征、根据仿生对象概念最主要特征形态和色彩。形体特征为大脑袋、圆润又短的四肢、黑眼圈、短耳朵；色彩为黑、白两种。运用熊猫整体结构关系去体现熊猫的形态。（图4-8）

图4-8 仿生对象观察

（4）简化和抽象仿生对象的特征，应用相应的手法进一步简化、概括，平面化和几何化，适当删减复杂的结构关系，使之符合产品形态设计的要求。（图4-9）

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图4-9 特征简化过程

（5）应用特征进行设计，根据仿生对象提炼和简化的特征，再由二维空间转化为三维空间的一个过程，进行联想（图4-10）。确定具体的产品功能——迷你音箱，将生物特征跟产品相结合转化为产品形态。（图4-11）

图4-10 草图二维向三维转化

图4-11 案例展示图

（6）产品设计细化和展示，这一过程不断的修改和完善整个方案，由提炼的主要特征元素重新组合，排列等。经过一系列的设计，进行做出总结和评价，选出最终的方案制作展板和模型。

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5 总结

仿生设计和所有的设计一样，本质上要求绝妙的独创性和不二的优势性。仿生设计的方法、技巧、手段都建立在创造性的思维方式的基础上。而人的认知，美感、动感等生理刺激引发的心理反应，是仿生设计的思维工具和灵感来源。仿生设计在设计的过程中，不断的演变和再生，现实从客观到主观、从感性到理性的理想；并且在一定的认知规律、心理基础和思维方式的引导下进行。仿生设计需要经过仿生概念的定位：调研与分析、对自然对象的观察；记录和描绘，自然对象的模拟；仿真和概括、自然对象的演变；衍生和延伸，逐步实现仿生再造的目标。

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参考文献：

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[4]余秀欣.论仿生设计的原创性方法在现代创新设计中的应用[J].艺术百家，2006（2）

[5]柳冠中.工业设计学概论[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1997 [6]王金玲.“物语”：仿生设计的元素分析[J].艺术与设计:艺术版，2014 [7] 柳冠中.综合造型设计基础[M].北京：高等教育出版社，2009.7 [8]Donald Norman.情感化设计[M].北京:电子工业出版社，2005

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致谢

大学四年过眼云烟，即将结束校园生活，开启新的旅程；首先我很感谢在校老师、舍友、同学以及学长对我在学习、生活、思想上的指导和帮助，还要特别感谢我的辅导员给了我信任。让我懂得对生活感恩、珍惜真情；己所不欲勿施于人，也懂得滴水之恩涌泉相报。

回顾这四年，最大的收获是让我学会如何的成长。大学将是我人生重要的一个里程碑，新的旅程我将会更加努力，我定不会辜负大家对我的期望。

在此特别感谢我的导师对本论文上的指导和批评，感谢导师悉心细致的教诲和无私的帮助。

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