仿生机械设计

仿生机械设计（精选12篇）

仿生机械设计 篇1

1 问题的提出

随着全自动化与半自动化的生产技术对传统工业生产与制造技术的逐渐替代, 远程控制的仿生机器人不断扩大了它工作范围, 例如在恶劣的环境、高危工作环境、高精度工作环境等。在这些情况下, 远程控制的仿生机器人将能够大显身手, 由于机器人逻辑判断能力过于刻板, 不具备人类应对复杂环境的经验与判断能力, 因此远程无线控制仿生机器在人的控制下, 既具有机器在复杂环境下的生存能力, 又具备人类的经验, 能更好地更有效地完成工作。本文基于Zigbee技术进行了无线仿生控制机器臂的设计。

2 无线仿生控制机械臂设计总体方案

2.1 设计功能及芯片选择

2.1.1 功能确定

利用无线控制技术与仿生机器人技术结合, 能够实现物体的抓举与关节的转动, 同时与操作者的动作具有相同性, 延迟时间越低越好, 能够实时完成对人体肢体动作模仿。人体胳膊的机械转向排除韧性转向外一共是6个方向, 故此机械臂也将采用6自由度机械臂。

控制端采用与机械臂输出端同位端口的电位器, 输入采用了六个三引脚电位器。电位器转动时输出端输出相应占空比的PWM信号来控制舵机的同步转动, 电位器固定在机械骨架上, 完成与人体骨架的切合度。

为了满足一定距离的控制, 如岩石结构隔离或其他环境条件, 所以在Zigbee控制芯片的基础上连接了射频信号功率放大芯片以扩大信号传输距离。

2.1.2 选片

本设计为基于Zigbee无线技术的仿生控制机械臂, 核心控制器芯片选用TI (德州仪器) 公司的Zigbee无线射频芯片CC2530。为扩大近场通讯距离则在CC2530基础上外接RFaxis公司的RFX2401C射频收发芯片。

2.2 机械控制部分

2.2.1 输入端控制机械

在机械信号输入端为了满足仿生学原理, 使用了由金属框架制作的手臂固定器, 在关节处使用了三端电位器, 可将手臂的运动转化为不断改变的模拟信号从CC2530的AD/AC/IO口输入。

2.2.2 输出端控制机械

在机械控制端, 我们将输入的模拟信号转化为PWM信号对舵机进行控制, 从而达到控制机械臂的目的, 而舵机则采用了辉盛MG996大力舵机。舵机是一种位置伺服的驱动器, 适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在机器人机电控制系统中, 舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机电系统和航模中作为基本的输出执行机构, 其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。

3 硬件电路设计

3.1 电源设计

因为CC2530的工作电压为2V~3.6V, 而舵机的工作电压为7.2V因此, 在同一电源输入的情况下, 要将7.2V直流电变为3.3V直流电。因此选用了AMS1117-3.3。其功能就是将15V以下的电压转换为3.3V输出。

3.2 主控制模块设计

主控制模块由CC2530为主以及外围电路组成。

3.3 无线收发模块的设计

无线收发模块由RFX2401C与其相应的外围电路组成。

3.4 程序烧录模块设计

烧录模块主要是将USB信号线接入转化为RS232的信号输出到CC2530芯片将程序烧录进去。所以采用了MAX3232来实现这一功能, MAX3232芯片是双通道的信号转换芯片具有结构简单, 功耗低, 体积小, 稳定性高的优点。

4 结语

在现有设计的基础上增加移动装置, 使其不用固定在一个地方, 这样才能更好地利用无线技术, 同时应将机械臂的爪子改为其他特种工具来适应不同的工作。在机械动力方面如果采用了舵机伺服器, 还可以用气动肌肉代替舵机伺服器, 这样就可以使得机器架构更加灵活, 而力量发达倍数更大, 本设计机械臂的抓举力为6KG, 在换成气动肌肉后抓举力应在20KG~35KG之间具体力度由结构决定。

摘要：本设计基于Zigbee技术与仿生机器人技术相结合设计了无线远程仿生控制机械臂, 硬件部分核心控制器芯片采用了Zigbee控制芯片CC2530, 在机械控制方面则采用了MG996舵机伺服器。该机械臂能够根据人类手臂做出的动作做出相同的动作, 能够做到实时控制拿举物品, 可在距离机器臂100米以内实现远程无线仿生控制。

关键词：Zigbee,无线控制,仿生机器人

参考文献

[1]朱斌, 唐勇, 等.基于Zig Bee的工控网数据采集传输系统设计[J].化工自动化及仪表, 2010, 37 (04) :81-85.

[2]王风.基于CC2530的Zig Bee无线传感器网络的设计与实现[D].西安电子科技大学, 2012.

[3]吴华波, 钱春来.基于AT89C2051的多路舵机控制器设计[J].单片机与嵌入式系统应用, 2006, 8:55-58.

[4]梁锋.多舵机控制在类人机器人上的应用[J].微计算机信息, 2008, 20 (12) :242-243.

[5]方庆山, 林春方.一种基于AT89C2051的多路舵机控制方案设计[J].微特电机, 2009, 7:56-58.

仿生机械设计 篇2

一、仿生学与工业设计概念

仿生学的诞生并不是很早，但是仿生学发展的非常迅速，并且在所运用的各个方面都取得了较好的成绩。仿生学介于生物学和技术科学之间。仿生技术所涉及的方面较多。工业设计所需要设计师的创新性思维较多，即所设计出来的产品不仅要能够满足人们的日常需求，而且还要满足人们精神上的需要，所以工业设计较为复杂，其所包含的知识也较为广泛，工业设计与传统的设计有较大的区别，传统的设计只是单纯的满足人们的实际需要，而没有从美学的角度去思考让该产品更加符合人们的需求，所以传统设计已经无法满足人们的需求。工业设计所追求的是实用性与艺术性的完美统一，让产品既具备实用性也具有较好的艺术性（即相应的美感）。工业设计的方向比较宽泛，即包含相应的生活消耗品也包括相关的环境设计，所以仿生设计在工业设计中有非常好的运用。

二、仿生设计与工业设计的关系

所谓仿生设计就是依据生物的某些特性来设计出符合人们要求的产品，因为生物的某些特性以及其结构都是非常巧妙的，人们研究生物的某些特性以及其结构形态都可以获得较好的启发，并积累自身的知识。在设计过程中就会更加出色。而仿生设计就是人们利用仿生学原理来进行工业设计。仿生学既不是纯粹的生物学也不是纯粹的技术学，仿生学是介于生物学与技术学之间的，仿生学是将生物作为研究对象并且学习生物的某些技术，在同一个生物的研究中可能会发现几种对人们有利的技术，而一种新技术的发现就可以给人们带来新的生活方式。当然仿生学也不是纯粹的技术学，仿生学主要是来开创工业设计的新途径。工业设计就可以利用仿生原理来进行仿生设计。仿生学并不是按照生物的原型进行创造的，而只是以生物原型为依据，在此基础上进行通过多次创造性思维进行创造来获得设计形态，设计师首先要对生物的特性有一个感性的认识，然后就将其抽象化。抽象化之后进行多次创造来达到新的设计。仿生只是借鉴生物的某些特征或者是某些结果，而不是全部的设计都是来源于生物本身，设计师只是提取了生物特征的某些形态，而并没有将生物的全部特征都采用。所以在进行仿生设计的过程中是非常复杂的，要多次提取原型并在原型的基础上进行仿生创新，这样才能够逐步得到所设计的产品，让产品更加符合工业上的需求，达到人们的实际需求。

三、工业设计中仿生设计的应用

仿生设计在工业设计中有较多的应用，而在工业设计中主要是结构仿生、功能仿生以及形态仿生，这些仿生设计在工业设计中应用的较多，下面将进行详述。

1.工业产品设计中仿生设计的应用

在工业产品设计中仿生设计主要运用于结构仿生、功能仿生以及形态仿生，结构仿生和功能仿生的运用较多，在设计超音速飞机的过程中为了能够使得机翼更加稳固就依据蜻蜓的翅膀原理，因为蜻蜓在飞行的过程中翅膀的震动频率非常快，与飞机飞行过程中机翼震动非常相似，而在研究蜻蜓为什么能够平稳飞行的过程中就发现了蜻蜓翅膀末端较厚，所以在快速的震动过程中能够保持稳定。那么飞机的机翼就可以借鉴蜻蜓的翅膀。计算机也是运用仿生设计进行设计的，人脑的计算能力以及记忆能力都非常好，但是速度比较慢还容易出现遗忘的情况，那么就可以根据人脑的特征来进行仿生设计。照相机也是依据人的眼睛进行仿生设计的，高速摄像机主要是依据苍蝇的复眼进行仿生而设计的，这将可以快速快速拍照，达到人们相应的需求。在国际市场上鳄鱼皮、蛇皮都是非常畅销的，但是这类物品是很难得到的，那么人们就依据其表皮特征以及其质感来进行仿生，这样不仅能够减少对动物的猎杀而且还可以获得美观的物品。形态仿生的工业设计也非常常见，例如汽车市场上所出现的鸥翼式汽车就是依据海鸥的翅膀来进行仿生设计的，通过仿生设计使得这款车在汽车行业中拥有较高的地位，而且能够使得人们的上下车更加方便，给整个汽车造型行业一种全新的感受。而在摩托车的设计过程中设计师是对兔子进行仿生设计，首先是兔子的整体形态，兔子是流线型，所以在奔跑的过程中拥有较高的速度。

2.环境设计中仿生设计的应用

仿生机械设计 篇3

【关键词】仿生学；科学原理；机械设计；应用

仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学，它是一门集生物学、工程学和数学为一体的现代边缘性科学。仿生学的应用已经有一定时间，并且已经取得了非常大的成就，最典型的例子莫过于通过分析鸟类的飞行原理而进行的飞机发明。近年来，仿生学更是应用在智能机器人、雷达、声纳、人工脏器、自动控制器、自动导航器等多个科学研究领域中。可以说，其在机械设计领域的发展中所起到的作用越来越突出，科技地位越来越重要。现本文主要研究了其在机械设计领域中的具体应用。

1、仿生学原理

1.1外形仿生

外形仿生作为一种最常见的设计方法，在建筑和新材料的设计中得到广泛应用，同样也可应用于机械设计。蝼蛄、小家鼠等动物具有优良的挖掘功能。研究发现这几种动物挖掘足的爪趾内轮廓线大多是变曲率曲线，如穿山甲爪趾的爪尖是一面为斜面的圆锥楔形，爪尖顶端圆钝，楔面能分散土壤压力，减小触土面积，从而降低土壤阻力，使爪趾具有较强的入土能力和较好的脱土效果。这种有利于减粘降阻的结构在外形上与某些弯曲型深松部件极为类似，为改进深松部件几何形状，优化切削性能提供了仿生学研究的基础。

1.2结构仿生

（1）非光滑表面的仿生设计

①耐磨 地面触土机械部件失效的主要原因是磨料磨损。为了减少磨料磨损，人们一直在寻找新型的耐磨材料。在一般机械耐磨设计中，多采用硬化技术来提高构件的硬度和刚度，以此来增大耐磨性。但是这种耐磨技术并不能从根本上解决机械部件的磨损问题。而通过仿生学原理，则可以很好的提高机械部件的耐磨性能。这里所用到的仿生学主要是根据生长在粘湿土壤中动物所具备的生物特性来决定的。这些动物为了能够更好的适应环境，其体表都具有几何非光滑的特点，因而在与粘湿土壤接触时不会产生过大的摩擦力，并且能够起到一定的减阻作用，增大体表的耐磨性。若能够对地面触土机械部件的表层进行类似的结构设计处理，必将大大提高这类部件的抗磨性。

②防粘 穿山甲、蜣螂、螃蟹、泥鳅、步甲、蝗虫、潮虫是生活在粘湿环境中的典型土壤動物。通过对它们的防粘特性研究，发现这些动物体表都是一种非光滑鳞片形式。例如穿山甲除腹部及四肢两侧外，全身几乎都厚厚的瓦状角质鳞片所覆盖，且这些鳞片的形状都不是光滑结构，但大小与分布都较为均匀，并且其护蜡层、蜡质层都属于疏水性物质，因此其在泥水中游动时可以更加灵活，不会受到太大的阻力，也不会粘在身上泥水。若能够将穿山甲这种宏观非光滑表面结构的生物特性应用在土方工程的机械设备或工具材料中，则能够将这些原本是亲水性的金属材料变为疏水性，从而很好的提高其在土方工程应用中的减粘降阻性。

（2）仿生涂层设计

人们通过对生物体进行解剖研究发现，生物的微组织结构主要可分为层状结构与矩阵结构，此外还有折叠、螺旋等结构形式。人们通过模拟皮肤、血管壁、海螺壳等层状结构设计成耐磨涂层。模仿自然生物体海葵、海螺的结构设计，在微机电系统中人们开发出很簿的涂层体系。模拟生物结构的矩阵结构，对陶瓷结构进行改性，设计出高韧性陶瓷等。海螺壳、蛤喇壳是生物体通过把强度很低的碳酸钙整合后才具有的较高强度。有鉴于此，现在人们通过以下二种途径来实现整合涂层：一是有效排列分子，使其呈DNA螺旋结构，达到较高的机械强度；二是采用不同的材料组合成整合涂层，从而具有更高的机械强度和摩擦性能。

1.3功能仿生

功能仿生的目的是使人造的机械具有或能够部分实现高级动物丰富的功能，如思维、感知、运动、操作等，这在智能机器人的研究中具有重大意义。目前在工业领域中应用的机器人以焊接、装配、喷涂、搬运等工作为主，其共同特征是作业方式单一、缺乏变化。但是随着社会发展，机器人需要在更加宽泛的领域得到应用。除了进行生产之外，生活、娱乐和享受对于人类来说同样不可缺少，活动方式和身体结构酷似动物的仿生机器人将在这方面大显身手，如防灾救援和教育娱乐等。对人的独特思维功能的仿生是仿生机器人领域的最高目标。

2、仿生学原理在机械设计领域中的具体应用分析

2.1触土机械的设计

（1）钻头 在钻探工作中，经常会遇到钻头泥包问题。吉林大学正在研究设计一种仿生钻头，这种钻头的体表面仿造穿山甲背部鳞片的分布形式，钻头的切削齿仿造穿山甲的爪趾形状，以达到在泥质岩中钻进时减粘、降阻、脱附，有效地防止钻头泥包现象，提高机械钻速。

（2）深松部件 通过在室内大型土壤进行耕作试验，测定各种深松部件耕作以后土壤的宏现扰动轮廓和耕作阻力，结果表明郭志军等制作的外形仿生弯曲型深松部件的深松阻力取得最小值。

（3）推上板 在进行土壤切削试验时，丛茜等设计的仿生非光滑鳞片形推上板不易发生粘附，与光滑的推土板相比平均降低推土阻力15%左右。

2.2复合涂层体系的设计

仿生非光滑耐磨复合层的设计原则是由软、硬多相材料交替叠层形成的非光滑表面，具体来说就是将增强硬质颗粒钎焊在基体材料（碳钢）表面，形成非光滑耐磨复合层。这种结构既保证了基体的强韧性，又能保证非光滑表面具有减阻、耐磨作用。复合层的厚度可从几毫米到几十毫米不等。如任露泉等制备出的钎粒/WC（60/80目）/钎料/钢仿生非光滑耐磨复合层，其耐磨性为基体45钢（淬火态）的29倍。

2.3机械手与机器人的设计

华南农业大学利用仿生学原理设计了水稻工厂化育秧拔苗机械手，用以解决拔秧抛植的有序栽植问题。李明东等模仿骨骼肌的工作原理，用SMA丝（形状记忆合金）来驱动一个微型机器人手臂，将机器人传统的关节驱动方式转变为肌肉驱动方式。马建旭等模仿人体下肢设计的关节式弹性步行机构，在机器人的小腿中安置弹性装置，通过四组并联弹性元件和以机器人腿外壳为机架的四连杆机构的复合，产生缓冲、储能效果。

3、结束语

以仿生学原理为基础对机械设计进行新思想、新观念的指导，是机械设计创建人与自然之间的和谐关系，改进现有机械、仪器、建筑和工艺等的一个重要途径。为了满足未来社会发展的需要，机械性能势必需要进一步的改进与完善，机械设计方法自然也要不断的创新提高。而仿生学作为一种具有很高应用优越性的机械设计手段，也必然会有更大的发展应用空间。

参考文献

[1]钱侠.仿生学在机械设计中的应用[J].高校理科研究，2008，3（1）：51-52

[2]丛茜.鳞片形非光滑表面的仿生设计[J].吉林工业大学学报，1998，28 （2）：12-16

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仿生机械超人“快”来了 篇4

美国国家情报委员会 (NIC) 联合了17家政府情报机构, 以上仅是他们发布的预测报告中的一小部分。这份140页的评估报告题为《2030全球趋势:替代性世界》, 阐述了未来18年将出现的“大趋势”, 及其如何根本性地改变当今世界。该报告也是NIC的全球趋势系列中的第五部分, 其主要宗旨是提供积极主动的未来思考框架。

“我们正处于人类历史的关键联结点, 未来将与现在差别巨大, ”NIC的主席Christopher Kojm在序言中写道, “我们的论点是, 未来并非静止不动, 而是具有很大的可塑性, 是各种大趋势、游戏角色以及归根结底, 各种人类机构之间进行博弈的结果。”

在这些大趋势中, 居于首要地位的是国家权力和个人能力的扩散。由于技术优势不再, 西方的经济地位将处于次要地位, 一些“非西方或中间国家”将开始崛起。大部分国家的中产阶级将膨胀, 但由于发展中国家还有近十亿的劳动力补充, 他们的地位并不稳固。

全球的人口统计数据也将出现较大变化。人均寿命将延长, 到2030年, 全球人口将从现在的71亿增长到80亿。大部分的人口集中在超级都市中, 全球城市化水平将提高近60%。人口膨胀的同时, 对资源的竞争将更加激烈, 食物需求将上升35%, 能源需求上升50%。世界近半人口将生活在严重缺水的地区。

随着众多领域中科学技术的飞速发展, 全球居民变得越来越聪明、健康和繁盛, 这是一个充满希望的未来, 但同时也是一个十分脆弱的未来。诸如核战争、流行疾病和生物恐怖主义等的阴影还一直存在。

女装中的仿生色彩设计论文 篇5

色彩是服装设计的重要组成部分，色彩也是服装造型的基本要素之一。仿生色彩设计是以对应论为其认识论基础，以人类色彩视觉机能，色彩图像视觉识别、分析、处理机能与自然界生物系统的优异色彩功能、现象和形式为研究对象，从中提炼出有益于改进色彩设计功能于表现效果的原理与方法，同时运用移植发明法等创造性思维方法，进行人工色彩设计的方法仿生以对自然色彩的客观认知为基础，通过对自然色彩及搭配的提炼，同时根据色彩本身的物理、化学性质，按照一定的艺术设计手法童工色彩的移植应用到产品的设计中，从而达到消费者自然视觉感受的美的享受。这种色彩的移植方式有具有下面几种方法，一是是完全脱离原有生物系统形态，抽象变化的运用，这是一种具有创新意识的色彩设计手法；二是色彩的提取方法，色彩的提取主要是从放生对象的色相、色彩搭配、色彩面积大小等方面入手；三是对生物系统色彩的直接运用；四是对生物系统色彩进行优化后的再设计的使用。通过色彩的自然属性，我们知道仿生色彩设计应考虑色彩的多个方面因素，如色相、色彩的面积大小、色彩的组合搭配、色彩的形态等，其理论依据是自然界中经过长期的演化过程所形成的生物色彩功能和形式。那么仿生色彩设计在设计中运用我们也应遵循的原理有简洁律原理、相似性原理、色彩的心理效应原理及情感等同原理等。

二、仿生色彩设计在古代女装服饰中的运用

在我国古代女性服装中，色彩是服装内在精神的重要体现，传达一种“天人合一”的生态观。众所周知在古代社会中，服饰中的色彩被赋予了较多的政治色彩，但是我们通过历史记录和诗文中，可以明显地了解和感受到古代色彩意识给生活服饰带来的美感和视觉享受。战国时期阴阳家邹衍提出了“五德始终，循环相生”的观点，成为了各个朝代崇尚某一颜色的理论基础。五行学说被赋予了自然界中的青、赤、白、黑、红五色。在女性服饰中的图案与染色中也保留了自然界中生物系统的原有形态与物理色相。服饰中的色彩往往能够更加直观地展示设计的个性特征，表现出服装丰富的内涵与设计思想。这个观点在中国传统的蜡染中也有所体现，蜡染多以自然植物形态和冰裂的质感为灵感来源，靛蓝的色彩配以干净利落的纹理显使得面料与图案更加地古朴自然，同时也表达了人们对于质朴本真生态的崇拜与向往之情。这类民族服饰通过借助对自然之色的理性与感性分析，用联想、隐喻的设计思维对服装整体风格进行色彩定位，让服装人穿着者有亲近自然、怀抱自然的自我体验。大多数少数民族的服饰中，良好的色彩组织结构通常会使服装呈现丰富多样又巧妙统一的色彩美感。

三、仿生色彩设计在当代女装服饰中的运用

2010巴黎时装周AlexanderMcQueen2010春夏时装发布会的设计，McQueen利用了爬行与海洋生物图案的色彩运用与变化再设计成服装色彩。数码印制爬行动物图案的短裙看起来像是上古海洋怪物的装甲头部般奇形怪状的鞋子，显得神秘而又优雅，同时也表现了设计师McQueen的逻辑是为未来生态毁坏的世界末日试镜：人类由海洋生物进化而来，由于冰盖融化，我们可能回到水下的未来。McQueen把女性与海洋哺乳动物融合，出现了仿鲨鱼和海豚皮的饰侧翼裤装，而这些生物的在服装中的图案色彩运用，提高了色彩的纯度与明度，但却搭配的十分协调，增强了服装色彩的既视感。2012年Dolce&Gabbana秋冬时尚发布会的设计体现了擅长用颜色搭配形成视感设计服装色，这次发布会服装中，独特的巴洛克宗教和西西里岛的风光成为设计师的灵感源泉。天使印花图案和缤纷色彩的花朵被印在服装不同部位的体现，传递了浓浓的巴洛克宗教文化同时又展示了服装温馨的感觉，同时服装仿生设计的层次变化在服装中的奇幻般的棕褐底色与花蕊图案的明度对比很好的诠释，更加完美地展现出女性的浪漫与神秘，给人以舒适的感觉。

四、结语

最巧妙的仿生设计(上) 篇6

德国Festo公司根据大象鼻子的结构，创造了这种新式的机械臂，先进的设计使它能灵活地搬运沉重的货物，并进行伸缩和弯曲。

美国密歇根大学根据蝙蝠的形态研发了这款名为COM-BAT的侦察飞机，它透明的头部装有太阳能电池板，仅使用1瓦特的电就能收集大量的间谍数据。如右图，翅膀展开后15cm的飞机看起来就像一只飞翔的蝙蝠。

蝙蝠在一团漆黑的环境中都不会撞墙，因为它们本身具有声纳导航系统。“超声波导盲手杖”就是根据蝙蝠的这一本领设计的，它如同蝙蝠的声纳，会发出超声波，并通过感知超声波的反射发现障碍物。

翠鸟从空中迅速扎入水中时，由于它尖尖的鸟喙结构，所以不会发出很大的响声。这种形状激发了日本工程师、鸟类爱好者Eiji Nakatsu的灵感，他将翠鸟鸟喙形状应用于新干线列车车头的设计，不仅解决了噪音问题，还能将列车燃料使用效率提高20%。

目前，即使是最先进的超级电脑也无法解决辨识人脸的难题，甚至还不如猫的大脑。因为电脑是用线性的方式编码，不像生物大脑可以同时处理许多事情。由于研究人类大脑还不现实，科学家打算模仿猫大脑的记忆和学习方式开发智能电脑。

头骨一般是质量很轻且耐冲击性极强的结构，因为它们保护着动物身上最重要的器官。建筑师Andres Harris坚信这种性能和物理属性能够应用在建筑设计和结构上。于是，他着力研究将动物骨骼，尤其是鸟类头骨结构应用在节能生物建筑材料上。他同样相信鸟类头骨结构可以应用在汽车构造上。

仿生机械设计 篇7

一、国内书架设计现状

现今国内书架设计存在以下三个方面的缺陷:1.功能单一。传统书架除了放置书籍, 一般无其他功能, 对于舒适度的考量, 传统的书架在设计时就没有充分考虑使用者的感受。2.空间利用不足。书架的高度, 通常都是以人手触及的高度为准, 但一般家庭屋顶高度在3米左右, 这样的书架虽然方便了大多数使用者, 但上面的高度空间会被浪费。根据经验, 查找存放在最下面两层的书籍时, 人们则必须要下蹲, 这很不便于读者查找图书, 取放也不易。所以一般书架在40厘米以下的空间利用率不高, 而且也不便于摆放常用的书籍物品。3.缺乏设计感。研究显示, 对人的感官起着强烈引导作用的是不同色彩与造型的产品, 然而传统书架的设计只在体积和高度上有所区别, 在造型和色彩上的改变少之又少, 这就使得阅读空间生硬冰冷, 毫无生机感。这也使得读者在阅读过程中感觉乏味无趣。书架的作用只是为了放置书籍, 亦或是供人们取放书籍, 这样的书架, 不能产生使人融入阅读参与阅读的氛围。

植物仿生书架对于读书的作用是不言而喻的。对于喜爱读书的人来说, 其作用是巨大的, 读书人一旦有时间最大的愉悦就是坐在书架前浏览、欣赏图书, 潜移默化地改变生活。但是书架会常常被人们忽略, 书架的发展历程就更少为人注意了。书架是了解一个人或一个时代的最好的东西, 它体现出一个人或一个时代的精神状况。书架对于提升阅读氛围的作用不可或缺, 书架的形态、气质, 表达了这个空间的气息, 是室内空间弹性的表达者。随着时代的发展, 生活的节奏越来越快, 人们更向往简单的生活方式, 简洁、明快、实用的手法在生活中随处可见。一件以植物仿生为主题的家具出现在室内设计当中, 那么黑白冰冷的空间会立刻饱含生命, 活灵活现, 有利于增强室内空间的生机, 更加符合现代人们的精神生活需求。

仿生设计指人们运用已发现的自然生物提取的最具代表性的元素并结合艺术与科学进行的设计。“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, 运动环境中的仿生意义始终左右着人类生存的品质。作为在新世纪对人类的日常工作与生活有重要创造意义的家具设计, 同样也离不开仿生学在家具设计中的运用。”[1]将仿生设计应用到家居产品的设计中, 能使家居环境更加具有活力和张力, 体现生命感, 使空间更加具有弹性。把大自然中生物所独有的显著特性, 赋予到没有生命的家居产品上, 形成更加具有设计感的家居环境, 能让现代人感受仿生设计所独有的个性和趣味。

二、植物仿生书架创意设计

(一) 在人体工程学上的思考

创新型植物仿生书架的设计更满足了人性化的需求, 其尺寸大小充分考虑了人体工程学的比例因素而设计, 摒除了传统书架的功能单一等缺点。将仿生设计运用到没有生命的家居空间设计中, 能使家居空间有一定的生命感, 将人体工程学和有价值的元素相结合, 生成更加有设计感的环境, 为生活在快节奏中忙碌的人们提供了一个与大自然相处的氛围, 使人们感受到大自然强大的生命力和活力, 让使用者能够享受更高的舒适度和安全感。

(二) 在绿色设计中的运用

人与自然有着天生的亲切感, 绿色又是自然界的主旋律, 绿色象征着健康与生命、和谐与安宁、环保与可持续利用。将绿色植物的仿生设计应用到室内空间, 加之使用原生态的材料, 能营造出人与自然和谐共生的生活状态, 可以给人以积极健康的心理暗示。将自然元素移至室内, 提供一个绿色、舒适、优质的生活空间的设计, 这本身就是对自然、社会和人文在室内设计艺术领域的思考和体现。

(三) 在人文方面的考量

“家居空间中的主体为家具设计, 家具的造型特点直接决定了家居空间的风格。北欧的家具设计非常注重人性化, 体现出了以人为本的设计理念。汉斯维纳是北欧非常有名的家具设计大师, 他在1947年设计的孔雀椅就是采用了仿生设计的手法。其中椅背为扇形, 用细木条排列组合填充靠背空间, 椅子整个靠背形似孔雀的尾巴, 造型独特而优美, 令人联想到孔雀开屏的画面……不仅让人感受到了质朴自然的亲切感, 更能体会其中深深地趣味性。”[2]孔雀椅的设计让人体会到其中深深的趣味性。仿生设计赋予了家居空间以强烈的个性特征, 运用这种手法, 能够满足人们轻松、幽默、愉悦的精神需求, 强调了设计的趣味性。趣味性的仿生设计在儿童家居空间设计中应用得极广, 这能给用户带来更多的童趣和丰富的联想。在传统的家具产品设计中, 我们很少看到有产品直接取自于绿色的大自然, 更多地是现代化的工业产品, 缺乏新意, 乏善可陈。几乎都是工业化冰冷金属玻璃材质的产品, 丝毫不考虑人的感受, 只关注功能, 不考虑人性, 冰冷且不近人情。但人才是所有家居产品的使用者和感受者。植物仿生书架的初衷就是关怀人, 充分考虑关怀人这一主体的感受, 不仅对产品提出回归自然, 贴近绿色生活的要求, 还要在整体的布局和空间上充分考虑人的感受, 要符合人性, 关怀人性, 从人的第一感受出发。

中国的传统读书之所的环境既简洁又单一, 室内的装饰无非就是字画书架等, 所营造的氛围严肃而静谧。植物元素的应用摆脱了传统意义上的仅仅作为图案装饰的作用, 革命性地直接应用到造型设计之中, 让植物参与设计, 而不是让植物造型成为附庸产品。现今的设计中, 要加强植物元素的应用, 就要明白各种植物的涵义并发掘出新的内容。竹子不仅可以代表不屈的气节, 还可以表达积极进取的健康心态, 绿色的枫叶和红色的枫叶所蕴含的内容又有所不同。

创新型植物仿生书架是运用大自然中绿色的植物进行仿生设计, 所打造的是一种藏于钢筋水泥之中的自然景观, 让人们虽处于快节奏的生活当中, 却能在阅读之中充分感受自然, 体会阅读的舒适感, 让人们享受阅读, 爱上阅读。

三、结语

由模仿自然界的生物而衍生出的产品在国内的产品设计的创新上具有很强的可行性, 在市场上拥有较高的期望值。较好地弥补了现代书架在设计、创新方面的不足, 更好地加强了将人与自然的融合。将取自自然界的元素应用到家庭、户外和公共场所, 让人们在现代繁忙的生活中感受一些惬意和放松, 加强接近与自然的关系, 体验贴切的绿色生活, 从视觉、功能上给了人们焕然一新的感觉。

本次设计重在拓展和延伸, 我们试图营造出一种全新的阅读环境, 不仅从仿生书架入手, 更重要的是整体环境的布局和设置。让一系列配套的植物仿生产品组合成一个完整的绿色阅读环境, 营造出绿色、自然、亲切、清新的阅读氛围。因此还应该有一系列衍生品, 包括书桌、椅子、柜子、摆设等, 用一系列植物仿生的产品共同构建一个良好的让人心旷神怡的家居环境。

参考文献

[1]孟凯宁.浅谈仿生设计学对现代家具设计的意义[J].文艺生活 (文艺理论) , 2012 (6) :45.

仿生向日葵的设计 篇8

受到自然界向日葵向光性的启发, 仿生向日葵的设计理念应运而生, 作品能在室内发生向光弯曲。将此作品摆放在家庭、办公室、游乐场等场所, 可为相关场所带来丰富的美感;当人们使用手机上的电筒功能照射它时, 更可以感受到该作品的趣味性。

2 设计方案

2.1 整体结构方案设计

仿生向日葵是由光敏传感器, 圆形托盘, 球式万向节, 两个直流电动机, 两条同步带, 支架, 单片机控制器, 电源等组成。当光敏传感器感受外界光源 (主要指手电筒光源) 照射时, 两个直流电机便在单片机的控制下旋转, 电机通过同步带将运动传递至圆形托盘。由此实现“向日葵”花盘的向光倾斜。仿生向日葵整体结构方案设计图如图1所示, 作品完成图如图2所示。

2.2传动机构方案设计

作品中电机输出轴的转动和圆形托盘的倾斜是依靠同步带实现运动的传递的, 选用同步带是因为其工作时无滑动, 有准确的传动比, 且维护保养方便, 价格低廉。

2.3 驱动方案选择

作品采用直流电动机作为驱动元件, 用以驱动向日葵花盘向光转动。由于作品质量轻, 电机负载不高, 且工作温度一般为室温, 参照室内环境对电机进行选型, 最终选用减速比1:48的直流双轴减速电机。此种电机广泛应用于电子产品诸如玩具车、遥控飞机上, 具有体积小、动力强劲、易于控制等特点。

2.4 控制方案设计

作品选用单片机作为控制器, 源于单片机的以下特点:a.集成度高, 体积小, 可靠性高;b.控制功能强;c.低电压, 低功耗。其优异的性能价格比也是选用单片机作为控制器的原因之一。光敏传感器作为信息采集的器件, 对光 (信息) 进行采集, 其输出信号作为单片机的输入信号。单片机作为信息处理器件, 通过逻辑分析和运算, 实现对执行元件 (电机) 的控制。控制策略简单描述如下, 光敏传感器a、b、c、d按顺时针方向均匀分别排布在圆盘上, 电机标号为A、B。传感器感状态和电机状态如表1-3所示, 表内传感器的状态:数值1表示传感器感受到光的照射, 0表示传感器未感受到光照射。

3 总结与展望

仿生向日葵是一个集观赏性和趣味性为一体的作品。作品做到了外形美观、结构合理、能源环保等特点, 可作为摆件放置在家庭、办公室、游乐场等诸多场所。

仿生向日葵的设计给制作团队带来一些启示。传统太阳能电池不随太阳光移动, 致使接收效率有损失。如果以此为基础, 将其扩大发展成跟随太阳能进行转动花盘, 则可加强对太阳能的吸收和储存, 进而提高太阳能电池的工作效率。

参考文献

[1]王旭, 王积森.机械设计课程设计[M].北京:机械工业出版社, 2003.

[2]沈世德.机械原理[M].北京:机械工业出版社, 2001.

浅谈玩具的仿生设计应用 篇9

仿生设计在产品设计中的应用是经久不衰的, 从形态上的模仿或色彩上的借鉴, 乃至功能结构上的提取在古今产品中比比皆是。纵观玩具的形态和色彩以及功能, 甚至玩具的本质——玩乐和游戏, 都与仿生的应用不可分离。

综述

玩具, 老北京又称“耍货”, 耍货这个词生动地体现了玩具在中国的历史感。自古我国民间就有各种供以“玩”、“耍”的物什, 而它们在形态上大部分都体现了“仿生”这一概念。虽然仿生是近代从西方兴起的概念, 但是它却早已不知不觉地渗入各国文化之中——尤其是我国古代的玩具, 同时它也有力地影响了现代的玩具设计。现代玩具是对历史民间玩具的继承和革新, 在西方文化逐渐本土化的现在, 仿生设计不仅表现在对自然形态的关注, 更有对自然色彩和生物功能结构的浓厚兴趣。古时由于技术和人们思维的限制, 玩具多用普通人物或动物为原型进行夸张, 如眼、耳、口、鼻的放大缩小来表现其神态和性格;或者以抽象手段, 如对着重需要表现的地方进行提取, 让人对其特点记忆深刻, 比如关羽让我们想到的是怒和满脸通红, 这就类似于京剧中脸谱的作用, 一眼就能使人明辨忠奸。

我国古时著名的民间耍货有“惠山泥人”、“泥泥狗”等, 它们的原材料都是“泥”。“人物无今古, 须臾出手中”说的正是质朴并且囊括神佛、人物、动物的惠山泥人, 其众所周知的代表福气的童男女大阿福 (见图1) 就是深沉中见素雅、明快中显凝重的完美展现。而泥泥狗 (见图2) 则是被神格化的图腾文化遗存, 造型荒诞、古朴, 但不同于惠山泥人的是它多是人兽同体, 这可以说是因为古人对神的敬畏, 所以人神合一, 对人和动物进行仿生地融合。这只传说为伏羲、女娲守陵的“神狗”, 虽然曾为祭祀神物, 但现在已经发展成一种中国传统仿生玩具的代表。

从传统说到现代, 仿生在玩具中的运用屡见不鲜, 我把它们的仿生方法归为以下三类并且逐个细致分析。

一、形态上的仿生

(一) 具象仿生这种方法在仿生中最常见也最容易被理解, 只因它一目了然。

自然界的物什千奇百怪, 人类已知并且熟识的自然形态多如牛毛, 把熟识的和想了解的按照原先的样子做成玩具, 无疑对小朋友具有教育意义, 就如同读文识字、看图说话一样。通过对大自然中动植物形态造型上的观察, 生动直观地呈现出其生命力。具象的仿生在不同的玩具形式中表现也有所差异。

1. 静态仿生

不能动的死物可给人丰富的联想空间, 能够开发智力、提高耐心, 因而作为玩具是相当成功的。此类仿生很重视感性的运用, 美基于情感, 我们需要把顾客的感受和意向转化为设计要素, 反而言之, 我们设计的产品也必须具有调动顾客感受意向的魅力, 静态产品对此的要求更为高一些。

(1) 平面玩具

它是对仿体的精简, 往往只需一个正面就具有很好的可识性, 在减轻小朋友理解负担的同时也让他们产生好奇:这个东西的侧面是什么样的?我们知道, 儿童还不善于体会复杂的事物, 但是却拥有强烈的求知欲和好奇心, 因而让儿童意识到事物的主要特征而不是所有面貌, 可以激发其想象力、提升其思维能力。所以说儿童的世界都是奇异的。如拼图, 古时有七巧板 (见图3) , 不同形状和颜色的简单几何形可以拼成猫、船、鱼、房子等, 要的只是孩子的创造力和耐心;现在有风景人物拼图, 500张或1000张小方块在地上拼凑出一米见方的图画。这种玩具不仅是小朋友, 大人也很喜欢, 闲来无事时拼几块当作消遣, 同样发挥了玩具的一个作用——减压、消遣。还有一个平面玩具的例子是折纸 (见图4) , 折纸是智慧和耐心的体现, 不论是几何形体还是动植物形态都可以在瞬间应运而生, 如若配上不同图案材质的纸张便能幻化得更为丰富。把折纸说成平面可能有欠稳妥, 但是一个飞机, 一只青蛙, 一枝百合确实是由一张平平的白纸剪裁折叠而成, 每一道折痕都是创作的见证, 它在给孩子们带来成就感的同时, 折叠过程也会伴随对仿生的思考, 每一只翅膀从何而来, 每一片花瓣由何生成……小孩子的房间总会摆几本折纸或者剪纸的书本, 由妈妈带着做, 在一手一动之间, 母子欢乐时间的背后, 也充满着折纸对自然万物的模仿, 同时有着现实的教育意义。

(2) 立体玩具

具象仿生玩具中更为重要、使用者年龄跨度更大的一派要数立体的了。平面的表现性相较立体的一定会差一截, 不论是真实感、触摸的手感还是给视觉的震撼都不如立体来得更有力。好的立体玩具甚至会被作为艺术品收藏, 如上文所提及的惠山泥人和泥泥狗 (见图1和图2) , 它们是民间“耍货”, 也是民间艺术, 更是民间珍藏。抛开艺术品的角度不讲, 立体玩具所展现的内容也更为丰富, 因为它拥有三维的表现空间, 所以不用拘泥于玩具本身的识别性 (平面玩具如果变形太多, 不能准确表现事物的主要特点, 就没有识别性了, 大家会疑问:这是个什么东西?) 它允许创作者适度地加入夸张、重复、缩小扩大、色彩冲撞等形式, 赋予玩具独有的神态和语意。古时的惠山泥人颜色虽古朴但丰富, 造型也较常人更为憨态可掬, 显得福气又神气, 它那种心宽体胖的宽厚质朴的态度亲和力十足;而泥泥狗古怪乖张, 神兽的犄角、前后足、身上的图腾油彩显然经过人为的想象和改造, 凸显出它与“凡物”的不同。而现代的毛绒玩具, 由于纺织和化工业的发展, 各种以假乱真的动物皮毛、“人类皮肤”等已经得以批量生产, 毛绒玩具也应运而生, 仿真度十分高, 甚至是一颦一笑也能模仿得惟妙惟肖。如可爱憨厚的泰迪熊, 这只跟着美国总统罗斯福而出名的小熊, 被美国人玛格丽特做成布娃娃后就一发不可收地风靡全球, 有时它的毛绒玩具也会被误认为是真的红色贵宾犬;受全世界女孩子喜爱的芭比娃娃 (见图5) 也是高真的仿生玩具, 芭比有衣服裙子鞋甚至还有项链和手提包。美国有句俗话是:每个美国女孩儿都有一个粉红色的梦, 说的就是芭比, 每个女孩子都想成为芭比一样的小美人儿, 她们会为它梳头盘花细心打扮, 甚至对它说心底的秘密, 它是小女孩儿儿时最好的朋友。现在还有会说话会聊天的芭比, 让小朋友间的互动更为生动了。相似的还有日本的SD娃娃和各种品牌卡通人物公仔, 如迪士尼明星米奇 (见图6) 。

2. 动态仿生

不能动的静态仿生都可以在玩具界占有这么大的地位, 那么会叫会动的动态仿生玩具呢?它们的普及率不见得比静态玩具高, 毕竟每多一种功能就会多一项成本, 市场价格也必然会升高。但是从仿生上说, 这种在单纯的三维立体形态模仿中加入听觉、嗅觉等其它官感的方法, 是对仿生的一种更为全面地演绎。从普及率相对高一些的来讲, 比如会叫的洗澡鸭子 (见图7) , 就是泡在澡盆里, 水面上会浮着的橡胶小黄鸭, 一捏就会嘎嘎叫, 而此时, 小朋友就会越发兴奋地拍水、咯吱咯吱地笑;会叫还会跑的小狗, 首先它的外形和皮毛极像真正的狗狗, 上个发条就会汪汪着向你奔来, 走几步还会倒退回去, 眼睛里的光亮闪闪的, 真真儿地讨人喜欢;橡胶竹节做的蛇、木头做的鳄鱼, 通体柔软, 表皮酷似真实, 或碧绿的竹叶青或墨绿带黄的扬子鳄, 啪嗒甩在你脚下, 能把人给吓呆几分钟也是不足为奇的。与以上几例不同的另一种普及率相当高的玩具是风筝 (见图8) 。风筝源远流长, 潍坊风筝节、阳江风筝节, 玛雅人和日本人也都有风筝节。风筝已然超越了玩具的本质, 成为一种文化。风筝的外形也多采用仿生手法, 鹰击长空, 鱼翔浅底, 飞龙在天, 燕燕于飞。一根透明鱼线牵扯着两头, 是少有的老少咸宜、意味深长的玩具。再说普及率相对低些的动态玩具, 其实也就是价位相对高的。如各种模型, 仿真遥控汽车、直升机、轮船, 这些都是现实物件的缩小版复制品, 具有很高的可操纵性, 同样老少咸宜, 不过它们都不像风筝那般随风飘荡、随遇而安、豁达悠然了, 而是乘风高飞、翱翔于天际、机敏快速了。

(二) 抽象仿生

这种方法是对具象仿生的进一步萃取, 也可以说是在复杂的具象图形和直观的视觉辨知上的折衷。如果是对动物、人物的模仿, 通常脚还是脚, 手还是手, 不过要换个形式, 不是五指也不是腿脚, 可能是菱角分明的机械臂, 长方立体的重型腿, 当然这不会影响它的灵巧和美感, 如变形金刚 (见图9) 。抽象形态仿生, 通常反映自然形态的本质特征, 需要运用联想和发散思维。它采用众多图形构成的手法, 对比、重复、夸张、异构、混合、渐变等。另外, 除了形态上的抽象, 还有“意象”上的抽象, 即从事物的意象入手, 好比古诗词中每个词都有其固定的象征意义, 山川草木莫不有性情——“落花”即唏嘘年华易逝, 侬今葬花人笑痴, 他年葬侬知是谁?“流水”喻愁, 抽刀断水水更流, 举杯消愁愁更愁。从意象入手, 是让玩具具有本土文化特征, 并饱含内涵的一种手法。玩具毕竟不只是小朋友的专利, 除了普遍的娱乐性, 必要的教育性也同样重要, 能让人把玩甚至是鉴赏, 那么玩具产品与人之间的纽带就会更为紧密。

二、色彩上的仿生

色彩的仿生运用也是近年来玩具吸引各类人群的一种手段。菜肴要求色香味俱全, 色是摆在第一位的。又说:食色, 性也。当然这个“色”不专指色彩, 但是我们可以仅从色彩这方面来看, 自然界动植物的颜色、人为开发的食物、建筑的颜色, 甚至是微生物、细胞、脉络的颜色都可以用来仿生。比如近两年兴起的仿真挂件:松软可口的小餐包, 鲜绿香脆的黄瓜, 红润油肥的鲜猪肉 (见图10) 。人们一旦发现某种东西与特定印象中的不一样, 便会产生兴趣。又比如如果将洋葱白色或者面包皮的焦黄色用在笔记本或者零钱袋封面上, 人们就会认为很有意思。现在很多玩具因为考虑安全性也会采用橡胶塑料等软性材料, 这同时也丰富了玩具的品种, 如透明的像布丁, 软糯的像棉花糖等, 这让玩具更加趣味化, 可爱的造型能唤起人的情感, 与消费者产生共鸣。

三、功能上的仿生

功能的仿生让玩具产品更具生命力。设计的基础来源于大自然生命所呈现的真理之中, 从功能出发往往更能接近事物的本质, 它就像支架, 造型、色彩、材料都是依托这个支架而建造的。各种遥控模型 (见图12) , 飞机、汽车实物的缩小版 (见图11) 都源于对自然动物功能上的模仿, 不管是流线型还是直升机转盘或者螺旋桨, 它们都是功能模仿的典例。不过, 由于玩具受特定人群的影响, 所以吸引力最为重要, 这就显得前文所说的形态和色彩上的仿生运用更为广泛了。功能上的仿生, 以其难度更高、投入更大等原因, 在玩具的领域显得较为少见, 但是其本质上的教育性和思考意义应当得到玩具界更高的重视, 毕竟教育是要从小朋友抓起的, 而能寓教于乐的话, 我们又何乐而不为呢?

四、玩具中大量仿生运用的原因

诺曼在《情感化设计》中说:情绪是认知不可分离、不可缺少的一部分。而自然万物对情绪的影响是至关重要的。比如房间布光要接近自然光, 阴雨天人们往往产生低落情绪, 满月时会变得容易激动, 鲜艳的颜色能驱赶不良情绪等。所以说不管是形态、色彩还是功能上的仿生都“天生”对人的情绪有影响, 尤其是儿童, 他们还没有成年人那般良好控制自身情绪的能力, 所以仿生玩具是儿童及玩具爱好者们认知世界的一个方式。童年时期, 孩子除了玩伴和父母的陪伴, 大部分时间都是同玩具游戏度过的, 而玩具都多多少少运用仿生。其原因在于:

1.色彩鲜艳, 自然形态的玩具更加具有吸引力, 讨儿童的喜爱;

2.功能动感, 动物卡通形象在各种儿童节目的推广下, 更能被小孩子接受;

3.趣味化、安全性和教育性都能同时保证的玩具多半都有仿生的影子。

即便是科技大量入主玩具世界的现在, 玩具的卖点从单纯的造型向强大的科技含量转变, 如小型手机 (见图13) 、电脑, 发光小靴子, 唱歌娃娃 (见图14) , 甚至是专门给小朋友磨牙的橡胶长颈鹿等等, 它们不可或缺的都有仿生设计成分。柔和可爱的动物形态、鲜艳自然的颜色, 以及从自然中领略到的运动原理等, 仿生玩具让人情绪快乐。

五、总结

令人感觉快乐的物品能使你更好地工作。同样, 令人心情愉快的玩具能使你更好地娱乐。玩耍是为了快乐, 而有助于快乐的仿生设计又怎么能不用在玩耍工具的制作中呢?以娱乐为目的设计物品, 会使生活变得更加丰富和快乐。

参考文献

[1]李砚祖.设计之维[M].重庆:重庆大学出版社, 2007.55-65页

[2]柳成荫专题“大阿福”泥人[N].嘉兴日报, 2009-8-13

[3][美]Kunihiko.Kasahara.Amazing.Origami[M].N.Y.Sterling Publishing Co.Inc.2002

[4][英]Sara Stroud.仿生设计:进化与创造的交融[N].Reuters.2009-7-28

仿生在设计中的应用 篇10

自然界到处充满着生机与活力, 生物种群在长期的进化中获得了与大自然相互适应的能力。大自然也成了人类学习的天然图书馆, 成为人类取之不尽, 用之不竭的“设计资料库”, 以仿生的方式进行的创新设计, 在短短几十年的时间已经被应用于各个领域。

何为仿生?作为一门独立的学科, 仿生学正式诞生于20世纪60年代。1960年9月, 在美国召开的第一届仿生学研讨会中, 斯梯尔博士 (Jack E.Steele) 给仿生学下了这样一个定义:“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。”斯梯尔将新兴的学科命名为“Bionics”, 该词在希腊文中的意思是研究生命系统功能的学科。1963年我国将“Bionics”译为“仿生学”。

对于仿生设计千万不要简单地以为是仅仅对自然物体的照搬与模仿, 事实上, 仿生设计是在深刻理解自然的基础上, 在美学原理和造型原则作用下的一种具有高度创造性的思维活动。在设计中, 运用仿生的造型手法时要对某些生物进行深入的分析研究, 找出其形态特征中最本质的要素, 在形态要素提取的基础上, 对一些视觉特征进行适度的夸张, 以强调要表现的主体内容, 然后在这一形态基础上再进行反复构思, 以创造出新的二次甚至多次的形态。设计时还要根据产品设计的内容进行综合考虑, 比如考虑产品的特征、材料、消费者的要求等。

关于受大自然启迪而产生的产品并不是现代社会才有的, 早在公元前三千多年前, 我们的祖先有巢氏就是仿照鸟类在树上营巢, 以防御虫蛇猛兽的攻击;古代庙宇中大殿前柱子的造型, 从建筑结构来看, 仿佛大象的腿, 又圆又粗;我国古代劳动人民通过对水中生活的鱼类的模仿, 伐木凿船, 用木材做成鱼形的船体, 仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨, 由此取得水上运输的自由……

神奇的大自然不仅向中国人展示了它精妙绝伦的生命形态, 同时也展示给了外国人。例如在古希腊神话中, 有人借用羽毛和蜡做成翅膀, 逃出迷宫。

仿生设计从一开始无意识的简单的形态模仿, 到功能结构的模仿, 再到最后相关系统理论的形成, 已经逐步成为一种新的、科学的设计方法。

在设计中, 我们经常看到自然、舒适、充满美感的仿生设计, 比如服装设计中的仿生、建筑设计中的仿生、产品设计中的仿生等等。

在服装设计领域, 仿生设计已成为某些设计师的独特风格, 如日本著名的服装设计大师森英惠就非常钟情于“蝴蝶”这个设计元素, 在她的服装设计及香水的包装设计中经常看到蝴蝶的影子, 蝴蝶已经成为森英惠取之不尽, 用之不竭的设计源泉, 因此而被誉为“蝴蝶夫人”。

在2008年北京奥运会上, 美国游泳名将迈克尔·菲尔普斯凭借8枚金牌让我们在时隔四年后的今天仍然对他记忆犹新。他能够取得如此骄人的成绩仅仅归功于多年的刻苦训练和自己应有的天赋吗?答案肯定是否定的, 在这里我们不得不提他所穿的Speedo泳衣, 这种超级泳衣使用的材料是模仿鲨鱼皮的形状和质地做成的, 鲨鱼皮表面粗糙的V形皱褶可以大大减少水流的摩擦力, 使身体周围的水流更高效地流过进而实现快速游动, 这也是菲尔普斯能够取得骄人成绩的一大法宝。

在建筑设计领域中, 不得不提到我们的具有地标性的体育建筑—国家体育场“鸟巢”, 因其创造性的设计手法被认为是21世纪初期国际建筑界最高水平的体育建筑的代表, 整个体育场结构的组件相互支撑, 形成网格状的构架, 外观看上去如同树枝编织成的鸟巢, 给人感觉新颖、美观而又温馨。

在产品设计领域中, 仿生设计的成果非常显著。战后丹麦最著名的设计师之一的维纳于1947年设计了“孔雀椅”, 极具美感, 被放置在联合国大厦;20世纪50年代另一位丹麦著名的设计师雅各布森设计了三款椅子, 即 (下转第130页) (上接第111页) 1952年为诺沃公司设计的“蚁”椅, 1958年为斯堪的纳维亚航空公司旅馆设计的“天鹅”椅和“蛋”椅, 这些作品亲切、宜人、充满生机, 也诠释了设计师崇尚自然, 追求舒适而和谐的设计理念, 堪称家具中的经典之作。

在产品设计中, 除家具设计外, 汽车设计运用仿生设计的例子也是不胜枚举, 如大众经典车型—甲壳虫, 享誉世界60余年;中国本土的吉利熊猫, 以其形态可掬、活泼可爱的熊猫造型深受大家喜爱;意大利著名设计公司克莱斯勒的道奇蝰蛇像名字一样, 充满了攻击性;保时捷911RS2.7的尾翼有点像鸭子的尾巴;福特Chia Focus的前进气口像大猩猩的鼻子……著名的德国工业设计师路易吉·科拉尼是仿生设计理论的大力倡导者和实践者, 他呼吁人类与大自然和谐统一, 开创了鲜明的仿生设计原理与方法, 这些都值得我们学习。

对产品进行仿生设计的时候, 关于仿生元素的提取范围可以采用整体仿生设计, 也可以采用局部仿生设计;关于仿生元素的设计方向可以采用功能仿生、形态仿生、结构仿生, 也可以采用色彩仿生、肌理仿生等等。

在产品设计中应用仿生设计, 不但能创造出精妙绝伦的产品, 而且还赋予产品形态以生命的象征, 让设计回归自然。仿生设计整体上很好地融合了大自然, 为人类的设计提供了永不枯竭的动力和源泉, 其视觉效果鲜明而醒目, 逐渐成为设计发展的趋势之一。

提倡仿生设计, 使消费者走出中庸的设计与自然共生, 融入充满活力的生活, 使生活因仿生设计而更美好!S

【参考文献】

[1]孙宁娜, 董佳丽, 主编.仿生设计[M].湖南大学出版社, 2010年7月.[2]刘国余, 主编.产品形态创意与表达[M].上海人民美术出版社, 2004年7月.

[3]杜海滨, 主编.工业设计教程[M].辽宁美术出版社, 2010年6月.[4]何人可, 主编.工业设计史[M].3版.高等教育出版社, 2004年7月.

摘要：在产品设计中应用仿生设计, 不但能创造出精妙绝伦的产品, 而且还赋予产品形态以生命的象征, 让设计回归自然。仿生设计整体上很好地融合了大自然, 为人类的设计提供了永不枯竭的动力和源泉, 其视觉效果鲜明而醒目, 逐渐成为设计发展的趋势之一。

关键词：仿生,产品,设计

参考文献

[1]孙宁娜, 董佳丽, 主编.仿生设计[M].湖南大学出版社, 2010年7月.

[2]刘国余, 主编.产品形态创意与表达[M].上海人民美术出版社, 2004年7月.

[3]杜海滨, 主编.工业设计教程[M].辽宁美术出版社, 2010年6月.

服装中仿生设计的运用 篇11

关键词：服装；仿生；设计

仿生的概念由来已久，它伴随着人类生存、发展的历史从远古到现代，虽古老、传统却一直与时俱进、历久弥新。回顾仿生思想与行为的历程可以认识到仿生的概念不仅具体而生动，而且影响着人类社会生活的各个层面。

早在地球上出现人类之前，生物种群已在大自然中生活了亿万年，在为生存而斗争的长期进化中，获得了各种与大自然相适应的能力。人类除了自身的进化以外还不断向其他生物学习生存技能，取长补短。面对自然环境的种种考验，远古人类模仿鱼刺制造出骨针等工具，模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害。这是人类最初级的创造性活动，是人类仿生意识与行为的表现，虽然这些活动直接而朴素，但却是仿生概念得以发展的基础，是现代仿生学与仿生设计的起源雏形。然而近年来，人们在越来越认真而深刻的反思自己在改造物质文明的同时，也给地球环境和人类健康带来了危害，思索着自己在赖以生存的地球上应该负担的责任、奋斗的目标以及努力的方向。

人类生存空间的恶化，自然生态遭到破坏，全球气候变暖，空气质量下降，碧水蓝天被污染，使人类越来越向往美好的大自然。因此坚持以人为本，倡导绿色设计，保护环境，回归自然，走可持续发展的道路已成为越来越多人们的共识。具有敏感触角的服装界也静静掀起了一股新的流行趋势，以“回归自然”为主题的服装吸引了众多时尚一族在五光十色的商业群中异军突起，在服装界掀起了一股生态学的热潮，并逐步成为时尚的主流。其中，仿生设计在服装中的运用更加烘托体现了“回归”的主题，使人与自然更加亲近，达到了人与自然的和谐统一。因此，进行仿生设计的研究和应用具有重要意义。

神奇的大自然向人类展示着精妙绝伦的生命形态和绚丽多彩的悦人色彩，同时，大自然还无声地阐释了自然界的生存哲学——和谐与共生。这种和谐的设计哲学呼吁人类社会与大自然之间的高度和谐统一；共生的设计哲学则呼吁着人与服装、生态自然与人造自然之间建立合理的建构，搭建人与自然、服装共生的对话平台。

在现代服装设计中，单纯地从形态、功能、结构或材料的某一个方面来仿生是很少见的，更多的是综合形态、功能、结构和材料的多个方面来进行仿生设计，而且还从大自然的生存哲学即和谐与共生的角度进行仿生设计，诸如绿色仿生设计，可持续仿生设计等等。

对于我国来说，目前正处于工业文明和信息文明甚至农业文明并存的时代，我们仍然需要发展经济建设。现代工业文明讲究实效、增强科学技术的理性主义和现代主义艺术、追求功能美等观念对于我国时装业的发展有很重要的借鉴作用。所以，我们在进行仿生服装设计时不仅要在处理中西文化关系上坚持中西融合，反对任何形式的文化保守主义和文化虚无主义，更努力发扬两种文化优良成分并加以锻炼融合，以求创造出适合信息时代所需要的文化理念溶于自己的设计。

运用仿生性思维进行设计，不仅能创造功能完备、结构精巧、用材合理、美妙绝伦的服装，而且更能赋予作品以生命的象征，让设计回归自然，增进人类与自然统一。因此，服装设计师要学会师法自然的仿生性设计思维，创造人、自然、服装和谐共生设计语言。

服装设计师要积极的关注仿生发明中多彩的颜色、精巧的造型结构和奇特出新的面料，并且巧妙地整合应用这些元素，结合市场的需求创造出更满足人们需求的商品。同时也要细心的观察自然，提炼自然的精妙，提出更多的构想，为服装的探索提供更多的思路，从而创造更有价值的仿生成果，为人类服装史创造更璀璨的一笔。

仿生学与现代工业设计 篇12

关键词：仿生学,现代工业设计,运用

随着历史的发展, 社会的进步, 设计的内涵随之广泛和深入。如今, 人类社会的发展已进入了现代工业社会, 设计所带来的物质成就及其对人类生存状态和生活方式的影响是过去任何时代所无法比拟的, 现代工业设计的概念也由此应运而生。现代人对工业产品的追求在满足使用要求的基础上, 已不再局限于外观的追求, 工业产品不但要满足物质追求, 更要满足精神追求。仿生设计学为现代工业设计提供了新的思想观和新的设计理念, 使我们对产品的追求达到了前所未有的高度。

一般而言, 影响产品竞争力的主要因素有:功能、质量、价格、交货期、售后服务、环境相容性和营销等, 其中最重要的因素是功能和质量, 而决定功能和质量的主要阶段是产品设计阶段。由于先进制造技术和管理工具的普及, 使得产品制造质量的区别变得并不明显, 而设计质量变得尤为重要。

1 现代工业设计

现代工业设计又称为功能主义设计。从具体意义上来说现代工业设计是指为了达到某一特定目的, 从构思到建立一个切实可行的实施方案, 并且用明确的手段表示出来的系列行为。“现代设计”与“当代设计”在设计领域中具有完全不同的含义。“当代设计”是指目前、近期的设计。在艺术史、社会学、工业设计中, “现代”是一个专用术语, 主要区分三个范畴:科学领域、艺术领域、工业设计领域。这里我们只谈工业设计领域。

现代工业设计的核心是产品设计, 它将原料的形态处理为更有价值的形态, 设计师通过对人生理、心理等自然属性和社会属性的分析, 从而进行产品在功能、性能、形式、价格、使用环境的定位并结合材料、技术、结构、工艺、成本等因素, 综合社会的、经济的、技术的角度进行创意设计, 以满足顾客的需求。

现代工业设计发展趋势大体体现在两个内容:一是生理需求, 即“以人为本”满足人们使用上的功能性;二是心理需求, 即“情感诉求”与人们在内心产生对产品本身认知上的共鸣。

(1) 现代工业设计中的以人为本。人性化设计是工业设计理论发展到成熟期以后而出现的一种新的设计概念, 这一概念在设计文化的范畴中提升了人的价值, 尊重人的自然属性和社会需要, 满足人们日益增长的物质和文化需求。它的实质就是设计时综合考虑群体人的局部与社会整体的结合, 社会的发展与长远的人类生存环境整体的和谐统一。设计师通过对设计形式和功能等方面注入人性化因素, 赋予产品人性化品格, 使产品具有情感、个性、情趣和生命。

(2) 现代工业设计中的“情感诉求”。现代社会充满了激烈的竞争, 人们在繁忙之余, 需要贴心的精神家园。产品设计除了能够提供更好的功能外, 还应表达出更多的情感。构建和谐社会, 现代工业设计中强调着一切以人为中心, 产品设计也应体现出对人性的关怀和情感的注重。产品中的情感诉求正是让产品与消费者产生情感的交流, 触动他们的心弦, 产生心理上的共鸣, 唤起人们对美好生活的追求。

2 仿生学在现代工业设计中的运用

(1) 形态仿生。早期的形态仿生, 只是对生物外形的模拟, 是对生物最具视觉特征部分在产品设计中单纯性、视觉化的再现, 例如模仿鸟类设计的飞行器。是人类在追求审美需求时对生物外部形态的美感的表现。形态仿生是在利用生物外部平面特征的基础上, 提取了符合产品设计概念和要素的生物静态的“形”进行模拟、再现及演化转变, 突出最具生物鲜明个性的特征与美感, 结合产品概念及设计要求最终达到合目的性、合规律性。选择有价值的仿生对象, 对其“态”进行立体、空间、时间等多层系的认知探究, 从不同角度出发进行模拟演化设计, 通过对其不同姿态和美感特征的观察, 找到最佳设计原点。

最具体现力的设计是当今摩托车的设计, 既满足了产品结构和使用要求, 又满足了富有时代气息的造型设计。例如日本的雅马哈XJ650型摩托车, 造型酷似一只奔跑的兔子。两盏前车灯似兔子的两只眼睛, 后视镜似兔子的一对大耳朵, 最聚特点的是, 车身利用线条的变化和色彩的表现通过象征的手法, 体现着一只正在奔跑兔子的形态。

(2) 肌理仿生。模拟生物表面机理的自然属性, 传达造型材料的表面组织结构、形态和纹理等审美体验和视觉效果, 称之为肌理仿生。人们在接触某些产品时, 通常会从自身的经验出发, 无论从视觉、触觉或是其他感官上, 对产品外表表现出的形态、肌理、质感等方面进行第一印象的直觉判断。产品的肌理就是人们对产品进行直觉判断的重要因素。不同的肌理带给人不同的心理感受, 肌理的应用是人们对产品直观感受的物质基础。粗制的肌理给人粗犷、厚重之感;光滑肌理给人精致华丽之感;纤细肌理给人生动灵巧之感。肌理的凸凹质感传达出厚重结实, 高低错落示意着活泼, 手感柔和的会有亲切感。

(3) 色彩仿生。我们长期生活在大自然中丰富的色彩中, 积累了很多视觉经验, 视觉一旦被外来色彩刺激时, 就会引起某些情绪。随着追求感性化时代的到来, 产品的色彩带给人们的视觉感受越来越引起重视。从动植物的色彩中提取出的素材, 能给人自然、亲切、和谐之感, 在产品在被使用的同时流露出的自然气氛是人们所向往的, 给人回归自然的感觉。人们对生物色彩感性直觉的把握与科学抽象的色彩规律相结合, 将自然界中的色彩进行抽取、调和, 为产品的色彩设计开拓新领域、创造独特的产品色彩视觉效果, 丰富产品语义与造型语言的表现力。

3 仿生设计对现代工业设计的意义

美国社会未来学家约翰·奈斯比提出:“无论何处人都需要补偿性的高情感, 这种补偿的高情感尤其体现在当今社会, 社会越进步, 人们离大自然就越远, 亲近大自然的感觉反而越强烈。”这句话充分说明了在人的内心世界一直都怀有对大自然的美好向往。人们对于大自然情感上的诉求, 更加体现了自然界中的生物形态和人类产品设计相结合, 是永不停止的追求, 仿生设计正是这种追求的最好体现。

自然界的净化产生和保留了世界上最完美的形态和色彩。因此, 自然界本身就是最高明的设计师, 设计要遵从于自然, 吸取于自然, 与人类的聪明材质融为一体。利用仿生设计最终设出的产品来源于自然, 设计理念来源于自然, 多是对动植物的模仿, 设计出的产品体现着和谐美观, 体现着生物与大自然的高度和谐性, 产品形态无不透露着大自然最原始的本质使用者精神放松, 在感受产品丰富形态的同时, 感受到自然与生命带来的巨大能量, 也彰显出生命的伟大与宝贵。

参考文献

[1]柳忠田.人与自然和谐发展的思考[J].中国市场, 2015 (9) .

[2]陈亚红.新时期优化工业企业成本控制探究[J].中国市场, 2015 (09) .