周伯軍工業(yè)設(shè)計(jì)中的仿生 設(shè)計(jì)與應(yīng)用工業(yè)設(shè)計(jì)中的仿生設(shè)計(jì)與應(yīng)用周伯軍(佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院，佛山528000)摘要:基于科學(xué)家對(duì)仿生學(xué)研究的成果,通過(guò)工業(yè)設(shè)計(jì)師有目的結(jié)合不同產(chǎn)品概念進(jìn)行仿生設(shè)計(jì),使產(chǎn)品具有自然生命的意義與美感,體現(xiàn)出自然與人類(lèi)、設(shè)計(jì)與科學(xué)、設(shè)計(jì)與技術(shù)多元的設(shè)計(jì)融合與創(chuàng)新。闡述了仿生設(shè)計(jì)研究的對(duì)象主要是以自然生物的“功能”“形態(tài)”、“結(jié)構(gòu)”等應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)之中。關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì);仿生;應(yīng)用中圖分類(lèi)號(hào): TB47; TB472文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B文章編號(hào): 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仿生設(shè)計(jì)從某種意義上是仿生學(xué)的一種延伸和發(fā)展,體現(xiàn)油輪、滑翔機(jī)、帶有汪爾克發(fā)動(dòng)機(jī)的小型”飛機(jī)甚至從來(lái)沒(méi)有過(guò)了“天人合一”的中國(guó)傳統(tǒng)生存價(jià)值思想。科學(xué)家的一些仿生的大型噴氣式飛機(jī)”。路易吉.科拉尼的設(shè)計(jì)以及呼吁人類(lèi)學(xué)的研究成果,通過(guò)工業(yè)設(shè)計(jì)師的再創(chuàng)造進(jìn)入人類(lèi)生活,不斷社會(huì)與大自然和諧統(tǒng)-的設(shè)計(jì)觀念,都具有極其深刻的劃時(shí)代滿(mǎn)足了人們的物質(zhì)和精神.上的追求,體現(xiàn)了自然與人類(lèi)、設(shè)計(jì)意義,成功地影響了后代設(shè)計(jì)師,對(duì)仿生設(shè)計(jì)學(xué)的原理有了更與科學(xué)、設(shè)計(jì)與技術(shù)多元的設(shè)計(jì)融合與創(chuàng)新?？茖W(xué)家和設(shè)計(jì)師進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)并得到發(fā)展?？偸菑淖匀唤绔@得靈感和智慧。不同世紀(jì)的兩位大師達(dá).芬仿生設(shè)計(jì)學(xué)的研究為工業(yè)設(shè)計(jì)提供了新的思想、新的原奇和路易吉.科拉尼曾說(shuō):“人類(lèi)的靈性將會(huì)創(chuàng)設(shè)出多樣的發(fā)理、新的途經(jīng)和新的方法,特別是現(xiàn)代仿生設(shè)計(jì)學(xué)其研究范圍明來(lái),但是它并不能使得這些發(fā)明更美妙、更簡(jiǎn)潔、更明朗,因更廣泛,研究的內(nèi)容更豐富,涉及到自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)。從為自然的物產(chǎn)都是恰到好處的”。"設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)應(yīng)來(lái)自誕生于國(guó)內(nèi)外仿生設(shè)計(jì)學(xué)的發(fā)展情況來(lái)看,形態(tài)仿生設(shè)計(jì)學(xué)和功能仿大自然的生命所呈現(xiàn)的真理之中?！狈律O(shè)計(jì)學(xué)就是努力探究生設(shè)計(jì)學(xué)2個(gè)方面是目前研究的重點(diǎn)內(nèi)容。自然生物背后的特征原理,然后對(duì)其加以具體的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。,本研究所闡述的工業(yè)設(shè)計(jì)中的仿生設(shè)計(jì)與應(yīng)用,是針對(duì)仿1 功能仿生生設(shè)計(jì)學(xué)研究的對(duì)象一自然生物的“功能” 、“形態(tài)" "色彩"、“結(jié)構(gòu)”等,在工業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用這些特征原理所進(jìn)行功能仿生設(shè)計(jì)主要研究自然生物客觀存在的功能原理與的仿生設(shè)計(jì)。我們從路易吉●科拉尼設(shè)計(jì)大師的作品中能看特征,從中得到啟示,并用這些原理去改進(jìn)現(xiàn)有的或促進(jìn)新的到有許多的仿生設(shè)計(jì)典范,強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)作品與自然生態(tài)之間的協(xié)產(chǎn)品設(shè)計(jì)。實(shí)際上仿生某- -自然物的功能設(shè)計(jì) ,也就是開(kāi)發(fā)設(shè)調(diào)與共生。在源于自然形式的設(shè)計(jì)理念和哲學(xué)思想的指導(dǎo)下，計(jì)出一種新的產(chǎn)品。其鮮明的仿生設(shè)計(jì)原理與方法、強(qiáng)烈的造型意念和極具旺盛生看功能方生設(shè)計(jì)的應(yīng)用,能從極普命力的設(shè)計(jì)。以流線型的設(shè)計(jì)語(yǔ)言設(shè)計(jì)出海陸空各個(gè)領(lǐng)域的通而Y片中國(guó)煤化工刻的功能原理。只要多新作品:各種型號(hào)的汽車(chē)、自行車(chē)、摩托車(chē)、帆船、氣墊船、超大觀察C N M H G能獲得設(shè)計(jì)靈感,從生物收稿日期: 2007 -10-11作者簡(jiǎn)介:周伯軍(1958-),男,湖南人,佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院副教授,主要研究方向?yàn)樗囆g(shù)、裝潢和工業(yè)設(shè)計(jì),出版專(zhuān)著5本。151.包裝工程PACKAGING ENGINEERING Vol. 29 No. 12008. 01的結(jié)構(gòu)、功能上獲得直接或間接原理,開(kāi)發(fā)出新功能的產(chǎn)品。然生物形態(tài)向我們開(kāi)啟了設(shè)計(jì)的- -扇大門(mén)。是在對(duì)包括動(dòng)物、發(fā)明史上有許多著名的應(yīng)用仿生學(xué)的例子。據(jù)說(shuō)瑞士的一位植物、微生物、人類(lèi)等所具有典型外部形態(tài)的認(rèn)知基礎(chǔ)上,尋求守獵人每次守獵歸來(lái)都會(huì)發(fā)現(xiàn)沾在自己褲子和愛(ài)犬身上的一對(duì)產(chǎn)品形態(tài)的突破與創(chuàng)新。強(qiáng)調(diào)對(duì)生物外部形態(tài)美感特征與種帶刺的東西,他回家用放大鏡觀察,原來(lái)是蒼耳籽,上面全是人類(lèi)審美需求的表現(xiàn)”。從設(shè)計(jì)大師科拉尼的設(shè)計(jì)作品看倒鉤的小刺,其倒刺像鉤子- -樣 ,用力才可以拉下來(lái),再粘上便出,他對(duì)自然生物的觀察感染了他的設(shè)計(jì),展示了外形與功能又鉤住了。于是這位獵人心想是否可以利用這種功能特性來(lái)結(jié)合的典范。自然生物形態(tài)仿生可分具象形和抽象形態(tài)設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)一種新產(chǎn)品呢?經(jīng)過(guò)反復(fù)研究,利用現(xiàn)有的材料和技術(shù)系2.1具象形的仿生設(shè)計(jì)統(tǒng),終于成功研究出了-種可以自由分離粘結(jié)的風(fēng)靡世界的尼具象仿生是指產(chǎn)品的造型與被模仿生物的形態(tài)比較相龍.魔帶"，已被廣泛應(yīng)用在服裝、鞋類(lèi)、玩具和其它產(chǎn)品上。像。 比較逼真地再現(xiàn)事物的形態(tài)。由于具象形具有很好的創(chuàng)造了另-種新的連接方式,一系列方便使用的新產(chǎn)品也相繼情趣性、可愛(ài)性、有機(jī)性、親和性、自然性,人們普遍樂(lè)于接問(wèn)世,同拉鏈攀上了姐妹關(guān)系。這些新發(fā)明的產(chǎn)品,往往在事受 ,在玩具、工藝品、日用品應(yīng)用比較多。喬納坦.德，帕先沒(méi)有預(yù)料到的領(lǐng)域里得到廣泛運(yùn)用,而且在不斷的觸類(lèi)旁斯,多納托.德，鳥(niǎo)畢諾,保羅.洛馬其3位設(shè)計(jì)師創(chuàng)作的通,充實(shí)了新功能的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的自身價(jià)值。又如遍布世界各五指型座椅,盡管這件靈巧的家具設(shè)計(jì)的外形并不能很好地地文具市場(chǎng)的可以自由推出折斷的美工刀開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)就是其體現(xiàn)它椅子的功用,但它依然充分展現(xiàn)了 那個(gè)時(shí)代的設(shè)計(jì)精例，據(jù)了解設(shè)計(jì)者是從玻璃碎片和碎瓷片的缺口上得到啟示而髓,如同大手-樣的五指造型看上去像是對(duì)房間一次不虔誠(chéng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種新概念刀片形式的美工刀。平時(shí)常常會(huì)有人的觸動(dòng),但是它也是一 -把用碎玻璃片來(lái)刮東西,刮鈍了后再換-塊,又能保持其銳利的可以供入休息的舒服的缺口而繼續(xù)使用。如果在刀片上做上刻痕也能達(dá)到同樣的效座椅。 因?yàn)槌錾酮?dú)特果嗎?就這一小小的發(fā)現(xiàn)使之誕生了新-代的美I刀。的造型,五指型座椅也成然而,人類(lèi)常常在更多的動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)、昆蟲(chóng)、魚(yú)類(lèi)等生物身了-件風(fēng)靡那個(gè)時(shí)代的上，將某些功能特性轉(zhuǎn)移或運(yùn)用到創(chuàng)造發(fā)明之中,試圖在某些家具產(chǎn) 品稅[”。但由于圖1具象形仿生設(shè)計(jì)方面模仿動(dòng)物和植物的功能。工業(yè)設(shè)計(jì)師更好地利用科學(xué)家其形態(tài)的復(fù)雜性,很多工Fig. 1 Concrete bionic design對(duì)仿生發(fā)明的實(shí)現(xiàn)和工程師對(duì)解決技術(shù)難題提供了幫助,來(lái)解業(yè)產(chǎn)品不宜采用具象形，決物與人之間的關(guān)系,既構(gòu)建人機(jī)對(duì)話的平臺(tái)。結(jié)合人類(lèi)的需見(jiàn)圖1。求轉(zhuǎn)化設(shè)計(jì)新的產(chǎn)品,滿(mǎn)足人們生理和心理上的需求。例如科2.2 抽象形 態(tài)的仿生設(shè)計(jì)學(xué)家根據(jù)蒼蠅嗅覺(jué)器的結(jié)構(gòu)和功能,仿制成功-種十分奇特的在產(chǎn)品仿生設(shè)計(jì)中,具象形有著許多表現(xiàn)上的優(yōu)勢(shì),但卻小型氣體分析儀。這種儀器已經(jīng)被安裝在宇宙飛船的座艙里，無(wú)法表達(dá)某些抽象的意念與感覺(jué),這時(shí)就只有借助于抽象的表用來(lái)檢測(cè)艙內(nèi)氣體的成分。又如根據(jù)受蝴蝶身上的鱗片會(huì)隨現(xiàn)形式。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)造時(shí)把表達(dá)對(duì)象有特征的感覺(jué)陽(yáng)光的照射方向自動(dòng)變換角度而調(diào)節(jié)體溫這一功能的啟發(fā) ,將抽象出來(lái),然后用純粹理性點(diǎn)、線、面、體來(lái)構(gòu)成抽象的形態(tài)表人造衛(wèi)星的控溫系統(tǒng)制成了葉片正反兩面輻射、散熱能力相差達(dá)-種感覺(jué)和意念。因此,形式上表現(xiàn)為簡(jiǎn)化性,而在傳達(dá)本很大的百葉窗樣式,在每扇窗的轉(zhuǎn)動(dòng)位置安裝有對(duì)溫度敏感的質(zhì)特征上表現(xiàn)為高度的概括性。這種形式的簡(jiǎn)化性和特征的金屬絲,隨溫度變化可調(diào)節(jié)窗的開(kāi)合,從而保持了人造P星內(nèi)概括性,正好吻合現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品對(duì)外觀形態(tài)的簡(jiǎn)潔性,幾何性部溫度的恒定,解決了航天事業(yè)中的一-大難題。 再如能否根據(jù)以及產(chǎn)品的語(yǔ)意性的要求,它大量地應(yīng)用于現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)。如蟑螂在沒(méi)有光亮的地方靠觸須能快速地自由行走的功能特性，法國(guó)設(shè)計(jì)師菲利普.斯塔克設(shè)計(jì)的“薩利夫"檸檬壓汁器在設(shè)開(kāi)發(fā)研制設(shè)計(jì)出一種盲人使用的帶觸須引路機(jī)器人,這種機(jī)器計(jì)中體現(xiàn)了斯塔克高超的設(shè)計(jì)才能,它看上去就像是一-只來(lái)自人能如同蟑螂-樣避開(kāi)障礙物,給盲人帶來(lái)方便。英國(guó)研究人外太空的蜘蛛，通過(guò)3只員相當(dāng)成功發(fā)明了“仿生電子手”,讓手部有殘疾的人自己打又長(zhǎng)又細(xì)的“腿”站立在開(kāi)器皿或拿握所需要的東西。他們同時(shí)試驗(yàn)了2種不同的桌子上,頂部壓榨出來(lái)的“仿生電子手" ,第1款是用一塊小型壓力墊來(lái)啟動(dòng)引擎,而病果汁通過(guò)錐形的身體流人則要用手腕的特別金屬銬來(lái)觸動(dòng)壓力墊。第2款則更為先進(jìn)放在壓汁器底部的玻進(jìn),改用一種矽膠為接口,而由里面的電極接收到手腕肌肉發(fā)璃杯中”,見(jiàn)圖2。是一出的信號(hào)來(lái)指揮“電子手”。件非中國(guó)煤化工仿生在追求心時(shí)5八，MHCNMHG圖2抽象形態(tài)的仿生設(shè)計(jì)2形態(tài)仿生它獨(dú)特的風(fēng)格造型依然Fig. 2 Nonobjetive bionie design形態(tài)仿生設(shè)計(jì)學(xué)是工業(yè)設(shè)計(jì)所研究的一-個(gè)重要內(nèi)容,而自能體現(xiàn)出使用者與眾不同的品位。15周伯軍工業(yè)設(shè)計(jì)中的仿生 設(shè)計(jì)與應(yīng)用中相鄰地排列著對(duì)偏3結(jié)構(gòu)仿生振光方向十分敏感的偏振片,這一功能結(jié)自然界的生物經(jīng)過(guò)了億萬(wàn)年的進(jìn)化與演變,令存在于世間的構(gòu),可利用太陽(yáng)準(zhǔn)確每一種自然生物形態(tài)都擁有自身巧妙而實(shí)用的、合理的.完整的形定位。據(jù)此原理研制態(tài)和獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)學(xué)主要研究生物體和自然界物質(zhì)成功了偏振光導(dǎo)航存在的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用問(wèn)題。通過(guò)對(duì)自然生物由內(nèi)圖3結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計(jì)儀,廣泛用于航海事而外的結(jié)構(gòu)特征的認(rèn)知，結(jié)合不同產(chǎn)品概念與設(shè)計(jì)目的進(jìn)行設(shè)計(jì)Fig. 3 Structural bionic design業(yè)中。創(chuàng)新,使人工產(chǎn)品具有自然生命的意義與美感特征”。有許多最佳利用力學(xué)原理的實(shí)例,讓我們從靜力學(xué)的角度出發(fā),來(lái)觀察一下4 結(jié)語(yǔ)生物形體結(jié)構(gòu)對(duì)人類(lèi)設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響,稍加留意,便會(huì)發(fā)現(xiàn)周?chē)S多商品的結(jié)構(gòu)形式,大多來(lái)源于對(duì)動(dòng)植物結(jié)構(gòu)的模仿。如蜂巢由在設(shè)計(jì)過(guò)程中結(jié)合科學(xué)家對(duì)仿生設(shè)計(jì)學(xué)的研究成果以及-個(gè)個(gè)排列整齊的六棱柱形小蜂房組成，每個(gè)小蜂房的底部由3特征原理 ,與工業(yè)設(shè)計(jì)師的互動(dòng),準(zhǔn)確地捕捉到市場(chǎng)需求,結(jié)合個(gè)相同的菱形組成,是最節(jié)省材料的結(jié)構(gòu)。在蜂巢的啟發(fā)下,人們對(duì)市場(chǎng)需求全面而準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí),提出某種產(chǎn)品的構(gòu)想或概念。仿制出了蜂窩結(jié)構(gòu)材料,具有重量輕.高強(qiáng)度和剛度大、絕熱和隔以及如何通過(guò)相應(yīng)的藝術(shù)處理手法將之應(yīng)用于設(shè)計(jì)之中 ,從而音性能良好的優(yōu)點(diǎn)。它已應(yīng)用于飛機(jī)的機(jī)翼,宇宙航天的火箭,甚創(chuàng)造出有價(jià)值的新 “品來(lái)。至于日常產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中。如朱麗安.布朗摹仿大象鼻子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的“漢尼拔"膠帶分割器,用“象鼻"外形結(jié)構(gòu)來(lái)延伸膠帶的整體外參考文獻(xiàn): .觀?！跋蟊恰鄙线€擁有放射狀的“助骨" ,這些用來(lái)增加“象鼻"強(qiáng)度1] 王虹,沈杰,張展.產(chǎn)品設(shè)計(jì)[M].上海:上海人民美術(shù)出版社，的橫隔狀結(jié)構(gòu)可以輕松地收回到膠帶分割器主體中去,這樣的設(shè)2006.計(jì)也能在用戶(hù)不使用分割器的時(shí)候方便地進(jìn)行保存,避免內(nèi)部的2]于帆, 陳燕.仿生造型設(shè)計(jì)[ M].武漢:華中科技出版社,2005.膠帶受到灰塵的干擾,見(jiàn)圖3。這件設(shè)計(jì)作品得到無(wú)數(shù)設(shè)計(jì)大獎(jiǎng),[3]拜耶. 希拉莉現(xiàn)代經(jīng)典設(shè)計(jì)作品大觀[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,006.在世界各地的辦公室中頗為流行”。又如蜜蜂復(fù)眼的每個(gè)單眼(上接第147頁(yè))在我國(guó)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的文化史上,松、竹、梅被譽(yù)為“歲寒三期的要求。友”,而梅、蘭、竹、菊被稱(chēng)為“四君子”,竹子均并列其中,可見(jiàn)竹子在我國(guó)人民心中占有重要地位。竹子與人民生活息息相關(guān),竹子的利用涉及衣、食、住、行、參考文獻(xiàn):用各方面,正如蘇東坡所述:“食者竹筍,居者竹瓦,載者竹筏，1] 第亞尼.馬克非物質(zhì)社會(huì)[ M].成都:四川人民出版社, 1998.炊者竹薪,衣者竹皮,書(shū)者竹紙,履者竹鞋,真可謂不可一日無(wú)[2] 張久美，楊先超.產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的仿生性設(shè)計(jì)[J].四川理工學(xué)院此君也?！眻?bào), 2006,19(3).我國(guó)人民喜歡竹子還因?yàn)槠涠捦Π涡沱悺⑷~瀟灑多姿形3] 關(guān)艷產(chǎn)品體驗(yàn)設(shè)計(jì)研究[D].武漢:武漢理工大學(xué), 2006.千奇百態(tài);它四季常青,姿態(tài)優(yōu)美獨(dú)具韻味,情趣盎然。當(dāng)人4] 唐智國(guó),孫穎瑩.論體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)條件下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)[J].浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)2006 ,23(4).們有閑情逸致漫步于青青翠竹之下時(shí), -種無(wú)限舒適和遐意便[5] 派恩.約瑟夫,吉爾摩.詹姆斯.體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)[M].第1版.夏業(yè)會(huì)油然而生,竹在精神文化方面內(nèi)涵+分豐富和獨(dú)特,影響著良,魯煒,譯北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.我國(guó)人民的倫理道德和審美觀以及審美意識(shí)。這個(gè)設(shè)計(jì)的成功之處在于巧妙地運(yùn)用了竹子在我國(guó)人民6]余森林論工業(yè)設(shè)計(jì)中的仿生[]/OL]. (2005 -04 -23). ht-tp://www. arting 365. com/ vision/ discourse/2005 - 04 - 23/con-心中的影響力,把形成的我國(guó)人民大眾的審美價(jià)值觀的符號(hào)語(yǔ)tent. 11426694410143481 hrml.言帶入產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)中,迎合人們豐富的審美體驗(yàn),受到我國(guó)[7]若娜楊君雁.仿牛在產(chǎn)品浩利設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].包裝工程,.大眾的好評(píng)及喜愛(ài)。中國(guó)煤化工總之,產(chǎn)品形態(tài)仿生設(shè)計(jì)將自然元索運(yùn)用于產(chǎn)品形態(tài)設(shè)[8]YHCN M H G特征[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，計(jì)中,使產(chǎn)品形態(tài)更富有人情味、更有親和力,更貼近人,容1996,(1):易滿(mǎn)足更多人的精神和情感需求,喚起更多人豐富的審美體[9] 中西元男,王超鷹.21 世紀(jì)頂級(jí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)[M].上海:上海人民美驗(yàn),順應(yīng)了體驗(yàn)設(shè)計(jì)下要求設(shè)計(jì)把用戶(hù)體驗(yàn)帶入產(chǎn)品生命周術(shù)出版社，2005.153