（设计艺术学专业论文）形态仿生在产品设计中应用研究.pdf

山东轻工业学院硕上学位论文 摘要 今天我们生活在一个设计的世界里，随着科技的进步人们的生活变得越来越 便捷，我们可以选择的产品也越来越多。而在众多的产品中，我们不难发现那些 别具匠心，充满情趣、可爱的产品总是受到人们特别的偏爱。 在当今的信息时代，使用者已不再满足过去单一的功能产品设计，而转向了 追求产品外观的清新、自然、纯朴、注重情趣和返璞归真的设计，注重了精神的 追求，而形态仿生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，来体现人类特定的观念和情感。本文从形态仿生给产品设计带来的深刻变 化，通过对生物体的模仿，一方面，产品能以更合理的方式存在于环境之中，另 一方面使产品达到与人的亲和，从而更有利于产品与人之间良好的沟通。使人与 大自然之间那种与生俱来的亲和感，通过形态仿生设计与自然界生物形态之间的 和谐共生具有了可能。 形态仿生设计是仿生设计学里一项非常重要的分支，它的审美意识在 不同时代和民族的产品设计实践中不断产生并得到发展，其艺术价值在设计形式 的变化中独树一帜。究竟是怎样的因素促使仿生设计的形成与变迁? 自然界生物 形态又是怎样应用到现代产品设计中? 它们之间存在着怎样的变通? 探究形态 仿生设计形成的原因及在产品设计中的应用，揭示其成功所带来的启示，无疑对 我们寻找产品设计的创新点具有重要的意义。 从实证上说，形态仿生设计艺术的源头可以追溯到原始社会时代，并一直延 续至今。本文从形态仿生设计的基本知识出发，分析了产品形态仿生设计的分类、 特征、过程分析及形态仿生在产品设计中的作用。其次从形态仿生在产品设计中 的设计方法的角度，分析了形态仿生的研究对象及其设计方法。第三，研究了简 化在形态仿生设计中的运用，研究了简化的表现特征、简化的手法、简化的原则 以及通过对生物形态的选择如何组织、简化，优化主题，使产品简洁、有趣、好 玩又有意味。最后，分析了当代审美文化影响下的产品形态仿生设计的发展趋势 具有生命力表现的产品设计将备受青睐；具有亲和力表现的产品设计将受关 注；具有趣味性表现的产品设计将受欢迎。 关键词：形态；仿生设计；设计方法；简化；设计趋势 山东轻工业学院硕上学位论文 a b s t r a c t t o d a y ，w el i v ei naw o r l df l a i lo fd e s i g n s w i t i lt h ea d v a n c e m e n to ft e c h n o l o g y ， p e o p l e sl i v e sb e c o m em o r ea n dm o r ec o n v e n i e n t ，a n dw ec a nc h o o s em o r ea n dm o r e p r o d u c t s a m o n gal a r g en u m b e ro f p r o d u c t s ，w ec a r le a s i l yf m dt h a tp e o p l ea r ea l w a y s p a r t i a lt ot h o s ew h i c ha r eu n i q u e ，o r i g i n a l ，f l a i lo ff u na n dl o v e l y i nt o d a y si n f o r m a t i o na g e ，t h eu s e r st u r nt op u r s u e 雠s h ，n a t u r a l ，s i m p l ea n df u n p r o d u c t sw h i c hf o c u so nt h ep u r s u i to fs p i r i ti n s t e a do fj u s ts a t i s f y i n gt h ef u n c t i o n a l d e s i g n a n db i o n i cd e s i g nc a nj u s tm a k ed e s i g nn a t u r a la n dv i t a lt od i s p l a yt h es p e c i f i c c o n c e p ta n df e e l i n g so fh u m a nb e i n g s i nt h i sp a p e r ，t h ea u t h o ri n t r o d u c e st h ep r o f o u n d c h a n g e sb i o n i cs h a p eb r o u g h ta b o u tt op r o d u c td e s i g nt h r o u g ht h ei m i t a t i o no ft h e o r g a n i s m o nt h eo n eh a n d ，t h ep r o d u c tc a ni nam o r er e a s o n a b l ew a ye x i s ti nt h e e n v i r o n m e n t ，o nt h eo t h e rh a n d ，t om a k ep r o d u c t sc o m m u n i c a t e 谢t hp e o p l ef r i e n d l y a n dt h u sg e tt h e b e t t e rc o m m u n i c a t i o nb e t w e e np e o p l ea n dp r o d u c t s i tm a k e st h e i n n a t es e n s eo fa f f i n i t yb e t w e e nh u m a nb e i n g sa n dn a t u r ep o s s i b l e b e s i d e s ，b i o n i c d e s i g nm i g h tl e tt h eh a r m o n yw i mt h eb i o l o g i c a ln a t u r ec o m et r u e b i o n i cs h a p ed e s i g ni sa ni m p o r t a n tb r a n c hi nb i o n i cd e s i g na n di t sa e s t h e t i c c o n s c i o u s n e s sc o n s t a n t l yp r o d u c e da n dd e v e l o p e di nt h ep r o d u c td e s i g no fd i f f e r e n t t i m e sa n dn a t i o n sa n di t sa r t i s t i cv a l u es h o w e du n i q u e l yi nt h ec h a n g eo fd e s i g n f o r m s w h a tk i n do ff a c t o r sh a v ec o n t r i b u t e dt ot h ef o r m a t i o na n dc h a n g eo fb i o n i c d e s i g n ? h o wa r en a t u r a lb i o l o g i c a lp a t t e r n sa p p l i e dt om o d e mp r o d u c td e s i g n ? w h a t r e l a t i o n s h i p se x i s tb e t w e e nt h e m ? i ti so fg r e a ts i g n i f i c a n c et oe x p l o r et h ec a u s e sa n d t h ea p p l i c a t i o ni nt h ep r o d u c td e s i g no fb i o n i cs h a p ed e s i g n ，t or e v e a li t se n l i g h t e n m e n t b r o u g h ta b o u tb yi t ss u c c e s s w h i c hm e a n sal o tf o ru st ol o o kf o r t h ei n n o v a t i o no ft h e p r o d u c td e s i g n f r o mt h ee v i d e n c e t h eb i o n i cd e s i g na nc a l lb et r a c e db a c kt op r i m i t i v es o c i e t y e r a , a n dc o n t i n u e st ot h i sd a y i nt h i sp a p e r , t h ea u t h o ri n t r o d u c e st h eb a s i ck n o w l e d g e o fb i o n i cs h a p ed e s i g na n da n a l y s e st h ec l a s s i f i c a t i o n s ，f e a t u r e s ，a n dp r o c e s s e so f b i o n i cs h a p ed e s i g na n dt h ef u n c t i o no fb i o n i cs h a p ei np r o d u c td e s i g n s e c o n d l y , f r o m t h ep o i n to fd e s i g nm e t h o di np r o d u c td e s i g nr e l a t e dt ob i o n i c s h a p e ，t h ea u t h o r a n a l y z e st h er e s e a r c ho b j e c ta n dd e s i g nm e t h o do fb i o n i cs h a p e t h i r d ，t h ea u t h o r s t u d i e sp r e d i g e s t i o n sf u n c t i o ni nb i o n i cs h a p ed e s i g na n di t sf e a t u r e s ，m e t h o d s ， a p p r o a c h e s b e s i d e s ，t h ea u t h o rd e s c r i b e sh o wt oo r g a n i z ep r e d i g e s t i o n ，h o wt om a k e a b s t r a c t t h et o p i cb e r e r ，a n dh o wt oh a v et h ep r o d u c tf u n n ya n dm e a n i n g f u l l a s tb u tn o tt h e l e a s t ，t h ed e v e l o p m e n tt r e n do ft h eb i o n i cs h a p ed e s i g nu n d e rt h ei n f l u e n c eo ft h e c o n t e m p o r a r ya e s t h e t i cc h a r a c t e ri sa n a l y z e d t h a ti s ，t h ep r o d u c t sf u l lo fv i t a l i t y , a f f i n i t ya n df u nw i l lb ep o p u l a r , g e tc o n c e r na n db ew e l c o m e d k e y w o r d s ：s h a p e ；b i o n i cd e s i g n ；d e s i g nm e t h o d ；p r e d i g e s t ；d e s i g nt r e n d i i 学位论文独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文系在导师指导下本人独立完成的研究成果。文 中引用他人的成果，均已做出明确标注或得到许可。论文内容未包含法律意义上 已属于他人的任何形式的研究成果，也不包含本人已用于其他学位申请的论文或 成果，与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 论文作者签名： 学位论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属山东轻工 业学院。山东轻工业学院享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名 单位仍然为山东轻工业学院。 论文作者签名： 导师签名：日期：年月驷e l 山东轻工业学院硕士学位论文 1 1 课题研究的背景 第1 章绪论 1 1 1 研究的时代背景 纵观设计的发展史，我们可以发现，不同时期盛行的设计风格具有鲜明的时 代性，反映了当代人们的的情趣爱好和审美偏好。在物质生活非常丰裕和科学技 术高度发达的今天，日益剧烈的市场竞争迫使企业的产品必须与同类产品形成差 异，从而使之在市场上占有一席之地。如今，产品形态设计已经不能再停留在过 去简单的实用层面上，当人们在一定程度上得到功能的满足后，便会从精神上向 产品索取更多更高的要求，以往单调乏味的产品外观已不能满足现代人们的审美 需求。我们希望挖掘和赋予产品的某种情感，这种情感的元素来源于生活或者自 然。 人们从1 9 世纪开始研究自然界的生物形态，由之设计了大量的工业造型，不 仅形态自然，也给人带来了无限的遐想，使人产生了无穷的联想。如丹麦设计师 伍重设计的悉尼歌剧院、丹麦设计师雅各布森设计的蛋形椅、天鹅椅、蚂蚁椅等、 德国设计师波尔舍设计的酷似甲壳虫的大众牌小汽车等等，这些经典的建筑和工 业设计都是运用了形态仿生设计，既拉进了产品与使用者的亲和力，又增加了产 品本身的情趣。因此，工业设计师在设计产品时越来越注重用户的感知需求，为 了使产品更具有吸引力，一件设计好的产品不仅要达到预期目标，满足用户的生 理要求，而且要满足用户的心理需求。消费需求由商品匾乏时追求“量的满足 转向追求“质的满足 ，继而转向目前“感情的满足”阶段。 形态仿生设计所描述的内容是自然的、质朴的、实在的，它要求设计师在物 化的环境中注入人为的情感因素，即设计师个人情感表现，通过其外观形态传达 出一定的信息、表情或情感，使人们在感官上获取或感知物品带给使用者的快乐， 使人们能在使用的过程中同样能体会到与自然交流、回归自然的感觉，引起使用 者情感上的共鸣。 1 1 2 研究的学术背景 在当今仿生设计中，产品在形态、表面肌理、色彩、功能、结构等多方面的 仿生已经融为一体，使产品设计与人之间达到最佳的使用结合点。人类在对生物 形态模仿的过程中注入了理性思维与情感需求，达到人与机器之间的和谐。 对自然界生物形态的模拟由来已久，自古以来吸引着人们去模仿，自然界生 第1 章绪论 物形态给人们提供了充分的想象空间。制造简单的生产工具，生活用具，营造居 所等等，但人们对其作科学系统的研究却是本世纪6 0 年代后的事情。美国空军军 官j e 斯蒂尔少校1 9 5 8 年首创仿生学，仿生学以研究生物系统的结构和性质来为 工程技术提供新的设计思想及工作原理。2 0 世纪8 0 年代是仿生学在设计领域真 正开始复兴的时代，仿生设计全面兴起的标志是1 9 8 8 年在德国举行的首届国际仿 生设计研讨会，会议对自然界的探求，以生命与形态，功能与形态的思索为主题 展开了全面的讨论，在设计界产生了深远的影响。形态仿生是机能形态的一种形 式，它来自于设计师对生物形态、肌理、色彩、结构等的模拟应用，是受大自然 启示的结果。 在设计理念变迁的历史上，著名德国建筑师、设计教育理论家沃尔特格罗披 乌斯提出：一是艺术与技术的新统一；二是设计的目的是人而不是产品；三是设 计必须遵循自然与客观的法则进行。现在我们对设计的看法已经趋于相同：设计 的终极目标就是“改善人的环境、工具以及人自身。 这种认同感使我们对设 计有了新的认识。 2 0 世纪8 0 年代和9 0 年代许多设计学家推崇“人性化 设计理念。章利国在 现代设计社会学一书中强调了以人为本设计的深化： 它的意思是：在功能、技术许可的前提下，以标准为基础，向设计中诸如人 性因素( 主要是尽可能多的精神因素) ，具体指情感、想象、趣味、情调、伦理、 文化等，使设计产品在满足消费者基本物质需要、生理需要的同时，尽可能多地 带给他们精神愉悦和情感效应。这种倾向标举以人为本的人文精神。产品设计师 不仅力求完善地考虑使用者的操作方式、使用方式，更通过适宜的语意造型使设 计具有文化精神内涵和生命语言瞄。 社会经济的发展和设计文化的转型，使得社会需求由物质层向精神层、文化 层面不断提升，以其改变人们对审美的感觉萎缩。正像美国设计学家皮特h 穆勒 ( m i l l ) 在预言“设计2 1 世纪的产品 ，其“形式：调和、柔美、强力度、有个 性、赏心悦目、具有满足感 。“形象：从品质到用户个性的集中体现。3 1 ， 1 2 东西方自然哲学观 1 2 1 东方自然哲学观 东方自然哲学观主要以代表东方的中国为主来说，我国自古以来就崇尚自然， 1 1j 尹定邦设计学概论【m 】长沙：湖南科学技术 版社，2 0 0 5 ：1 4 1 二! 章利国现代设计社会学【m 】长沙：湖南科学技术f | j 版社，2 0 0 5 ：6 2 p 1 美 皮特h 穆勒未来的设计【j 】设计，1 9 9 0 ( 1 ) ：5 山东轻工业学院硕士学位论文 “天人合一”的哲学思想见证了中国文化的自然观。儒道两大系统构成的中国传 统哲学核心的核心是“道”。其一，儒道两家在具体主张上虽有很大差异，但他 们都把“道”看成自然之道，都追求人与道的融合、统一。道家在个人与自然关 系上强调领悟道并与之和谐相处的重要性：而儒家则重视在与他人的关系中恪守 圣人根据天道原则所制定的道德规范。新石器时代早期遗存的陶器造型，大多是 借鉴自然界某些植物形态而成型。裴李岗文化出土的尚器，大多为圆底这种呈 半个圆球形的造型，可能是半个瓜果形态的模拟( 如圈i 1 所示) 。不少遗址中出 土的依据葫芦造型的器物，更能一目了然的找到生活中的原型。“ 图11 圆底钵( 裴李岗文化 在沿用自然界生物体的基础上，进一步摹拟自然界形象和周围的事物，是新 石器时代制陶匠师造型能力不断发展和提高的表现。我国各地出土的新石器时代 的拟形器，除了模拟植物还模拟动物和人，其中以模拟动物的最为普遍。如陶 鹰鼎、灰陶狗形器、猪形陶薷、鸟形灰陶壶等拟形器作为日用器皿( 如图1 2 所 示) 其造型的首要日的，并不是为了逼真地表现所模仿的对象，而是从对象受到 圈12 陶鹰鼎、灰陶狗形器 h i 怕被中国美术通史【m 】济南：东教育出版社，1 9 ，1 3 第l 章绪论 启示，来创造具有一定功能效用的新的造型样式。这对商周的青铜工艺以及后来 对仿生设计的研究都产生了深远的影响。 在我国文化中，自然是一个充满生命与孕育创造的境域，人与自然是和谐互 补的关系，天地与我并生，万物与我为一。这样的自然观给中国哲学和中国艺术 以极大的启发，以孔子为代表的儒家思想体现着万物归于一体的观念，除儒家外， 以老庄为代表的道家也表现了自然主义思想，贯穿道家思想的“道 就是师法天 地，师法自然，师法万物。 1 。2 2 西方自然哲学观 在古希腊哲学中，“自然 是指一个没有价值意义的“物质素材 。在那个 时代，人们是以居高临下的姿态征服自然的，于是，形成了西方文化中的心物对 立、天人对立、神人对立思想。1 9 世纪末，生命哲学产生，2 0 世纪初兴盛于德国 和法国。由德国的狄尔泰创立，代表人物有施本格勒、齐美尔等，集大成者是法 国的柏格森。从此生命哲学的思想开始激发着人们对自然界的崇拜，影响着西方 社会的各个领域。艾兹拉庞德说：“扯去你的虚荣，去探知绿色的世界，从中找 到你在艺术创作中的真正位置。 在设计领域中，德国设计大师科拉尼的作品体 现出“生命哲学 的偏爱，为此，他的设计被称为“生命设计”( b i o d e s i g n ) ，并 在设计实践中不断呼吁设计师们为建立一种与自然法则相一致的方法而努力，科 拉尼认为“设计的基础应来自于大自然的生命所体现的真理中 。生命哲学是否 能为设计学科的发展带来更大的生机与活力，这需要我们在设计实践中进行长期 的探索。 人类生活在自然晃中，与周围的生物作“邻居 ，千姿百态的生物有着各种 各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。人类运用其观察、分析和设计能力， 开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与 自然界斗争的本领和能力。 1 3 形态仿生设计的研究对象 研究对象的确立是每一门学科的最基本出发点和落脚点。形态仿生设计研究 的对象和范围是什么呢? 就社会现象而言，要成为一种设计手法的研究对象，“应该具备的特征是：第， 一，必须是一种具有普遍性的社会实践运动形式，而不是个别的、偶然发生的现 象；第二，必须表现为一个连续的运动过程，并不断演进变化，具有历史性，而 不是稍纵即逝的个别事件；第三，运动表现出一定的规律性，并由此而是运动本 p 上伯敏中国美术通史【m 】济南：山东教育出版社，1 9 9 6 ：1 8 1 何人可工业设计史( 2 版) m 北京：北京理工大学出版社，2 0 0 6 ：鹄 4 山东轻1 = 业学院硕士学位论文 身产生一定的社会意义和文化价值。形态仿生设计具备了上述的历史、风格 的普遍性、连续性和规律性等特征。 产品形态仿生设计的研究对象：一是形态仿生在产品设计中的设计方法，即 局部法、整体法、隐喻抽象设计，并通过具体的实例来研究论证。二是简化在形 态仿生设计中的应用，即研究设计的主体，具体说就是研究简化表现特征、形态 仿生设计中生物形态的简化手法和简化原则等，创造出好玩儿、富有情趣和亲和 力的形态的产品。三是研究当代审美文化影响下的产品形态仿生设计趋势。 1 4 研究的方法与步骤 本课题的研究需要综合运用文献研究、实证、逻辑思辨、思想溯源法等多种 研究方法交错运用。对前人的研究成果或者现有的外部资料信息进行搜集和研究， 运用比较法、个案研究法等，对其运用分析、综合、归纳、概括出关于形态仿生 在产品设计中的应用。 首先，就原典文献和前人的研究成果和资料作客观相应的理解、分析、比较 和归纳，了解形态仿生在产品设计中从产生发展到成熟应用的历史轨迹，并加以 分析和梳理，找出“形态仿生 在产品外观设计中的作用和意义。因为对形态仿 生设计研究的文献资料有限，而且很多是零散的文章，所以在论文前期的研究工 作中，作了大量的资料收集及文献整理工作，在前人的基础上，进一步详细搜集 相关仿生设计的意向来源及应用。 其次，进行特性分析和形态分析。即对在社会生活中有一定地位的形态仿生 的产品进行分析研究，并结合当时的文化背景把它从整体上分解、归纳、总结， 加以重新排列与组合以讲解形态仿生在产品设计中的应用。以及研究设计者如何 把握符合情感心理，又符合美学原理的法则。此外，还运用实证研究法，考察和 调研了现今市场上形态仿生产品，比较和分析了形态仿生在产品设计中的应用。 最后，提出在当代审美文化视野下未来仿生形态的发展趋势。 从本论文的编排结构来看，首先，第一章作了一个引导阐述，对仿生设计做 了了解，并对形态仿生研究的背景、研究的对象与范围以及研究的目的和意义等 作了分析。其次，在第二章、第三章、第四章中分别研究了形态仿生设计的基本 知识、形态仿生在产品设计中的设计方法、简化在形态仿生设计中的应用，通过 对其进行分析和诠释，以及对历史上中西经典案例的点评展现形态仿生设计的渊 源和发展历程，进行总结与展望，分析未来仿生形态在产品设计中的发展趋势。 1 5 研究的目的与意义 自然界中的万物都以其各自的形态而存在，工业产品也是如此，利用产品特 【7 】丛林中国编辑学研究述评 m 济南：齐鲁书社，2 0 0 4 ：2 9 5 第i 章绪论 有的形态向外界传达出设计师的思想与理念及产品的各种信息，进行产品的形态 设计。自然界生物形态几十亿年的演变形成了简约、优美、复杂等多样化的结构 形态，为设计提供了无限的创作源泉。人们把探索和学习的目光转向了生物界， 并运用人类所独有的创造性思维去模仿生物的设计能力，开辟了新的设计领域一 一仿生设计。写本文的目的主要是想运用形态仿生在产品设计中的应用总结、分 析一种与人、与自然环境相互协调的，可持续研究和应用的设计方法，达到人与 自然及产品的和谐，增添生活趣味，满足精神需求。为以后的设计活动提供借鉴 和指导。 形态仿生创造与设计的条件是，具有正确认识事物、把握本质规律的方式、 方法，锤炼自我创新思维能力。采用形态仿生的产品能使人们缓解因现代枯燥无 味的学习和工作带来的压力，还能在某种程度上满足人们在文化与精神方面的高 级需求，形态仿生的宜人性可使人与机器形态更加亲近，它具有较强的亲和力， 更能体现出设计的人文关怀，符合未来人性化设计的要求，所以仿生形态设计在 工业设计中具有非常广阔的应用前景。 6 山东轻工业学院硕上学位论文 第2 章形态仿生设计的基本知识 现代社会中，人与人之间交流的手段大致有两种：其一是以“行为的方式 进行交流，如语言、手势和肢体动作等；其二是以“物”的方式进行沟通。物的 交流主要指以形态、色彩、材质肌理等形象化、情感化的物质媒介作为中介的交 流。 在产品设计中，形态仿生设计是点缀产品外观形态和美化生活的手法之一， 一方面它是人与自然界生物形态、人与人的反应；另一方面它蕴含着丰富的文化 象征因素和价值，展示出蓬勃向上的生命力，成为满足人们精神需求的载体。 2 1 何谓形态仿生设计 大自然是一位杰出的“设计师 ，大干世界里，万物的外部形态都是千姿百 态的，其结构和形态，生长和生成，都有其合理存在的原由。都是经过大自然亿 万年考验的、经过优胜劣汰选择的形态。 形态是客观存在的，它是事物本质在一定条件下的呈现。“形态”包含了两 层意思的内容。“形 在汉语字典的定义为：( 1 ) 、形状；( 2 ) 形体、实体；( 3 ) 显露、表现；( 4 ) 对照。在视觉思维中，“形”通常是指一个物体的外形或形状。 “形 更侧重于指事物的轮廓、形状或表现、生物体外部的形状、内部构造及变 化。如我国常把一个物体称作为圆形、方形或三角形。而“态 则是指蕴含在物 体内的“神态 或“精神势态”。形态就是指物体的“外形与“神态 的结合。 在我国古代，对形态的含义就有了一定的论述，如“形者神之质，神者形之用”， “内心之动”等，指出了“形”与“神”之间相辅相成的辩证关系。形离不开神 的补充，神离不开形的阐释，无形而神则失，无神而形则晦，形与神之间不可分 割。可见，形态要获得美感，除了要有美的外形外，还需具有一个与之相匹配的 “精神势态 ，犹如历代中国画家在创作时所追求的那种境界：即“形神兼备。哺。 自然界到处充满着形态。自然生物形态的奇异性、多样性丰富了造型的设计 语言，为人工形态提供了新的造型法则和设计方式。人类的文明史，其实就是造 物史，这个造物的开端可以说是从对自然形态的模仿开始的。如中国古代传说中 的“皇帝造车”、“鲁班造锯，都是受到大自然生物形态启示的结果。 形态仿生设计学研究的是生物体( 包括动物、植物、微生物、人类) 和自然 界物质存在( 如日、月、风、云、山、川、雷、电等) 的外部形态及其象征寓意， 【8 】刘国余、沈杰产品基础形态设计 m 北京：中国轻工业出版社，2 0 0 1 ：1 7 第2 章形态仿生设计的基本知识 以及如何通过相应的艺术处理手法将之应用于设计之中。在产品外观造型设计上， 产品设计的形态美中有直接来源于自然界的真实形态，也有发自于理念思考的抽 象形态。将二者巧妙地结合起来，我们称为形态仿生。 形态仿生设计是工业设计中最常用的方法，在日常生活用具中我们可以看到 大量以自然生物为原形开发的形态创意产品设计，它们亲切自然、富有乐趣。椅 子是人们日常生活用品中不可缺少的家具，在保证功能的前提下，椅子的造型现 在是千姿百态、五花八门( 如图2 1 所示) ，设计椅资的外观形态时，构思途径之 一就是在大自然中寻找和发现对应物，分析研究生物的功能原理、形体结构、找 到21 仿生物形态的椅子造型 出其对应匹配的相似点，塑造椅子的新形态。世界许多著名设计大师从大自然中 得到启示，设计出许多不朽之作。在某种意义上，仿生产品可以说是仿生设计学 的延续和发展，是人类生存方式中的反映。仿生设计作为人类社会生产活动与自 然界的锲合点，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。 2 2 形态仿生设计的分类 关于产品形态仿生设计的分类，人们都作了广泛而深入地研究与运用，但并 没有比较统一分类方法，由于分类目的和标准不同，形态仿生设计的分类也有所 嘤受犁冀 m 束轻i 业学院硕学位论文 不同，按照生物所属种类可分为动物仿生、植物仿生、昆虫仿生、人物仿生、非 生物仿生；按照模仿的完整性可分为整体仿生和局部仿生：按照被模仿生物的态 势可分为动态仿生和静态仿生；在此文中从形态再现事物的逼真程度和特征来看， 可将产品形态仿生设计分为以下几类： 2 2 1 具象形态的仿生 具象形态是透过眼睛构造以生理的自然反应，诚实地把外界之形映入眼睛膜 刺激神经后感觉到存在的形态。 具象形态仿生设计是指模仿自然对象的外观形态，将自然形态进行归纳、突 出、概括与夸张，比较逼真的再现事物的形态，从而得到具有艺术美的形象，使 其产生富有视觉效果的艺术魅力。它容易被使用者解读。 但是，具象形态仿生设计在提炼的过程中，既不能丢弃自然形态的“神”， 也不能丢弃“形”，通过“形似”而产生形态的审美意义，从而使设计物具有情 趣、生动、自然、直观的特点( 如图2 2 所示) 。 图22 具象形态的仿生造型 222 抽象形态的仿生 抽象形态仿生设计是从自然物原形出发，通过运用提炼、概括、归纳、夸张、 变化、减弱、抽象等手法，对自然形态整体或局部进行处理，使造型脱离自然形 态，把造型的“神态”紧紧抓住并加以强调刻画。抽象形态仿生设计的表现有三 种类型：一是半抽象形态仿生设计；二是具象的抽象；如人形工作台灯( 如图2 3 所示) ，从现实世界的女人形态中抽取出来的抽象人体形态，依据感受对触觉、听 觉、味觉等进行视觉化的意象呈现，创造出的内含有机生物的抽象形态：三是绝 对的抽象。在产品形象构成中艺术抽象的作用，不再追求模拟的形似而在于取 得形象的气韵生动，这是一种再创造的过程，它的目标是要取得实用与审美相统 一的产品造型。 不同的主体对感受到得形态会有不同的认识和理解，抽象形态作用于人时， 会产生“心理”形态，呈现多义性、模糊性差异性和的特性，给人一种像云像雾又 h 绦恒醇设计美学瞰l 北京l 清华大学出版社2 0 t1 5 4 弧一 江| ； 。一杉 第2 章形态仿生设计的基车知识 像风、像这像那的视觉感觉，产生的是一种模糊美学。归结起来就是与人们所熟 悉的自然物形态相关联，在现代艺术和设计中，诸如此类的现象是非常普遍的。 图23 人形工作台灯 图24 “手掌形”椅子 - 223 意象形态的仿生 意象形态的仿生是将生物形态的形和意都作为仿生对象进行考虑，即有物理 几何形态上的仿生又有符号意义上的隐喻与象征意义。采用生物形态的同时也注 重对其神韵的表达，使产品神形结合，以形传神。 意象形态仿生设计是仿生设计高级阶段，关键是找到原型和产品设计对象之 间存在的某种特定的联系，通过对产品和自然物的比较，找出自然物与产品之间 的内在关系。如“手掌形”椅子( 如图2 4 所示) ，人们在疲劳时坐上这类椅子， 好像享受巨人的抚慰； 综上所述，在产品形态仿生设计中，不仅仅是单纯地将自然界的生物体的形 态照搬过来、简单的“模仿”就可以的，而更多的是侧重于如何对生物形态进行 “提炼”、“概括”和“抽象”。无论是具象形态仿生、抽象形态仿生还是意象形态 仿生，仿生设计都能够从科学、理性的角度为产品造型提供形态素材和依据，激 发设计的灵_ 瞎。 23 产品形态仿生设计的特征 - 2 3 1 鲜明的主体性 在形态仿生的商品世界中，通过主题设计描绘出具体形象的产品形态，具有 极强的表达能力和鲜明的主体性，这些主体把人的喜、怒、裹、乐各种情景都能 附着于产品外表上，如牙刷设计( 如图2 5 所示) ，该产品通过一种使人惊奇的方 法吸引和保留观众，在视觉上吸引了人们的眼球，“以形传神”唤起各种情感联 系，并以标新立异的手法创造新的表现可能性，强调个性化为特征，满足了人的 好奇心。 232 生动的夸张 了一警 山东轻工业学院两士学位论文 通过诙谐有趣的造型对产品的形象进行夸张，抓住产品的一种神韵，使产品 形态表现出张力、速度、生命力和运动等的动态美，造型夸张、形象生动，极富 想象力和感染力，容易激起审美主体强烈的观赏情趣和审美情感。 在对生物形象的产品形态进行夸张造型时，应以简代繁。以少胜多。抓住美的因 素，夸张主要部分，多一份稚拙之气，少一份雕琢之痕。如乔凡诺尼( s t e f a n o g i o v a n n o n i ) 设计师设计的非常著名的魔法兔牙签筒( 如图2 6 所示) ，小兔子的 头部可以上下伸缩，弹出来的时候会带出一支牙签。在视觉上令人满意，而当使 用它的时候，使功能上也令人满意，外形更有趣逗人，能给人带去快乐的心情。 巡。 图25 形态各异的牙刷图图26 魔法兔牙签 233 情景化的物品 “商品自由地承担了广泛的文化联系与幻觉的功能。“”形态仿生的产品利 用这一点，把罗曼蒂克、幽默、魔幻等等各种情景语境附着于器皿架( 如图2 7 所示) 、衣挂、椅子等平庸的产品上。形态仿生设计的产品设计极力将情感、诗意、 神韵、文化等非物质因素物化在产品中，主要的表现和通道是在产品的使用层面 和形式构成上，产品的使用层面不仅满足功能的可靠、好用，更重要的是使用方 式的情趣化。如外星人咖啡壶设计( 如图2 8 所示) ，人坐地时的形态，好像一名 守护者，静静的守护面前的咖啡，使用者在使用这件产品时，烦躁的心也会随之 澄清平稳下来。 静而思之，有趣、夸张的产品外观和功能能吸引、诱惑我们去选择它；现代 产品设计不仅设计满足于对自然界生物外观形态的仿造，更追求诗情画意的境界 创造，借以寄托设计者、使用者的精神情怀和情感归宿。 23 4 有趣的仿生形态产品引导市场取向 在现代社会中，高度发展的商品经济将作为市场的中心环节，谁能够占有市 1 1 0 l 英 近克费嚣斯通消费文化与后现代主义 1 i 刘精明译南京t 译林出版杜，2 0 0 0 ；2 1 第2 章形态仿生设计的基奉知识 毋9 壶 图27 器皿架设计图28 咖啡壶设计 场谁就占有绝对的优势。有趣的产品本身既是商品，能吸引人的眼球，又是自身 最好的广告。不可讳言，设计精致有美感的产品会使消费者对其产生关注和选择， 一般而言，“产品语言包括不同种类的表达形式，如维度、外形、表面物理结构、 运动、材质、功能实现手段、颜色、平面设计、声音和音调、味觉、温度、包装 和抗外力能力。所有这些信息都会对潜在的购买者产生强烈的( 主观或是客观) 作用。“”有趣的设计成为重要的变量因素，直接影响消费者的购买欲望，而形 态仿生设计的产品成功创造了人们的审美情趣和消费欲望。过去由有名设计师设 计的价格昂贵的长沙发是一种身份的象征，而今拥有一些带有趣味化色彩的东西 才是至关重要的。 2 4 形态仿生设计在产品设计中的作用 现代产品设计中，运用形态仿生进行设计的工业产品屡见不鲜，这些仿生形 态赋予了产品特有的表情和情感，增加了产品趣味性。共同构建人与机器、生态 自然与人造自然之间的共生哲学，是当今仿生设计的一种理念与策略，而形态仿 生对探索产品形态设计无疑有很大的作用。 ( 1 ) 形态仿生设计的宜人性拉近了人与产品形态之间的距离。 通过模仿生物形象而创造出的产品形态具有真实的亲和力，能够满足现代人 追求轻松、幽默、愉悦的心理满足与精神需求。形态仿生设计的产品外观形态与 妙趣横生的色彩、肌理具有悦目、悦心的功能，这种强烈的形式表达能给人们带 来感官快乐，满足感官的享受。“其外在形式能够取悦于人们的视觉、听觉、触 觉，进而作用于人的精神，使人产生美的联想。”如日本设计师梅田正德在森 林里找到了灵感，花形的沙发( 如图2 9 所示) 、高脚凳以新鲜有趣的仿生形态设 计，能在第一时间里吸引人们的视线。一朵放大的百合花，却是座起来舒适的沙 发，也满足了梦想作一回“花仙子”的愿望。拉进了使用者与产品之间的距离。 又如厨房用品( 如图2 1 0 所示) ，通过模仿人的笑脸的形态，使其极具趣味性、娱 面i i 再i i 吾面石i 鬲磊五i ；五i i 斗一历史、理论与实务 - 胡飞译北京；中国建筑i 业山版社，2 0 。 魄菲与生惧来的依恋。走进艺术设计咖郑州。郑州大学出版社2 0 0 6 ：6 1 2 山末轻工业学院硕士学位论文 乐性，让使用者在使用产品的同时产生愉悦感。 ，直 图29 形态备异的花型椅子 霹罗 ( 2 ) 形态仿生蕴含着生命的活力。 为了维护生物机体自身的形态结构，抵抗变异形成的力量扩张感，仿生物形 态的产品能够使人感受到一种自我意识的生命力和积极向上的活力，唤起我们珍 爱生活潜在意识，在这种美好和谐的氛围下，人与自然融合、亲近，消除了对立 的心理不安状态，使人感受到幸福与满足。 ( 3 ) 形态仿生的奇异性、多样性和新颖性丰富了产品造型设计的形式语言。 自然界生物形态的千姿百态丰富了产品设计的形式语言。自然界中无数有机 生命的形体结构，多维的变化层面，巧妙的色彩装饰和图形组织，为人工形态设 计提供了新的设计方式和造美法则，能给现代社会中追求个性、展现自我的人类 创造更多的惊喜与意外。 ( 4 ) 形态仿生能增加产品的趣味性和可爱元素。 通过模仿生物生长活动瞬问的形态。使产品充满着生命的活力，将仿生手段应用 于产品的趣味化设计中是十分必要且可行有效的。恰如其分的在产品造型上增加 一些情趣感，可以使产品更具亲和力，更可爱。 在我国当代的许多产品设计中，运用形态仿生的方法而设计的产品数不胜数， 这些仿生形态赋予了产品特有的表情和情感，增加了产品的趣味性。将产品设计 趣味化和仿生设计这二者有机结合，通过仿生设计的手段增强产品趣味性不但 具有深刻的理论研究价值，更具有广阔的应用前景的，它可以帮助人们构建轻松 愉悦休闲的生活空间，是快乐生活中不可缺少的物质基础。应该说产品的趣味化 是产品设计的一个发展趋势。 第2 章形态仿生设计的基本知识 总之，仿生设计体现了人类对人与自然共生这个哲学命题的认识思考和开发 研究。自然界生物形态永远是设计创新的源泉，是真正的思维开放系统。形态仿 生设计将是现代产品设计的潮流和趋势，也是保持生态环境的可持续发展的方向。 1 4 m 衷轻i 业学院硕上学位论文 第3 章形态仿生在产品设计中的设计方法 3 1 仿生设计的生物形态研究 产品形态仿生设计不仅涉及一般产品形态中设计所要考虑的因素，还涉及对 生物形态研究的相关内容。 3 11 生物形态的观察 在现代社会中，由于科学技术的高度发展，人们对自然形态的观察和理解更 为深入了。从以上的内容可以看出，形态仿生产品在人们的生活中占据着越来越 重要的地位，因此，对生物形态的细致观察就显得颇为重要。 地球上，自从有了生命以后，自然界中有1 5 0 多万种动物，5 0 多万种植物，还 有不计其数的微生物，构成了我们生活的这个生物圈。自然界中生物的形态是由 其自身的生长状态、生活环境、气候、种类若干等因素决定的，例如从蝌蚪到青 蛙的形态、色彩、肌理等有着很大的变化( 如图3 1 所示) 。所以在形态仿生设计 中对生物形态的观察过程要反复进行，充分考虑到形态变化的因素，具有敏锐的 观察力和洞察力。生物的形态与其习性和属性有密切的关系，例如热带的一种像 荷叶似的浮在水面上的叫王莲的花卉，它的叶子背面有许多粗大的叶脉构成骨架 其间连有镰刀形横膈，使叶子稳定的浮在水面上，一个五六岁的孩子坐在上面都 不会下沉( 如图3 2 所示) 。因此对于生物形态生活习性和属性的分析，发现和总 结其形态的成形规律，对形态的提取具有重要的意义。 图3 i 蝌蚪、青蛙形态的产品 图32 于莲 312 生物形态在产品设计中应用元素的提取 通过对仿生对象的观察、研究和比较，在对产品设计方案进行分析的基础上 仿生设计中至关重要的一个步骤是有针对性的对仿生对象的设计元素进行提取提 第3 章形态仿生在产品设计中的设计方法 炼、概括，这也是仿生设计取得成功的基础。 由于生物形态的结构是一个关系复杂的有机体，同一种生物形态中有不同的 结构特征，不同结构特征会传达不同的信息和意义。产品形态仿生设计时，首先 要利用发散性思维方法筛选自然物，有选择地模仿生物形态的特征属性。搜集所 设计产品与哪些自然界生物形态具有相似性或相关性，为了使生物形态的特征属 性集中地再现于产品仿生形态中，必须选择性地对符合产品形态仿生设计要求的 生物形态主要结构特征进行集中提取。并将所选择的自然物的众多视觉特征元素 进行概括归纳整理，然后提取与所设计产品相关的特征元素。 3 2 形态仿生设计中的设计手法 形态仿生设计是机能形态的一种表现形式。它既有一般形态的组织结构和功 能要素，同时又区别于一般形态。在对自然界生物形态进行模拟的时候一般有以 下几种方法。 3 2 1 局部法 局部法是选取自然界生物形态最有代表性的局部形态特征进行抽取、提炼和 概括，讲究主次分明，突出占绝对优势的形态结构。例如蜻蜓椅( 如图3 3 所示) ， 就是将蜻蜓最有代表性的局部形态“眼睛”进行提取并加以夸张，能够