【儿童平衡车形态仿生设计的流程与方法分析案例9000字】

第3章儿童平衡车形态仿生设计的流程与方法儿童平衡车形态仿生设计的流程与方法分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u3406儿童平衡车形态仿生设计的流程与方法分析案例 199551.1儿童平衡车形态仿生设计的体系结构 1194101.2儿童平衡车形态仿生设计的设计流程 2150231.3儿童平衡车形态仿生设计的影响因素 6320111.3.1儿童心理特征的分析 6208121.3.2儿童生理特征的分析 10226451.3.3家长消费心理的分析 1269641.4儿童平衡车形态仿生设计应用的方法 131.1儿童平衡车形态仿生设计的体系结构对儿童平衡车形态仿生设计的体系结构可以进行以下的步骤划分：（1）确定仿生目标。对2-6岁儿童进行形态认知、功能需求、生物喜好等方面的数据调研，从而确定儿童平衡车的仿生原型。（2）仿生目标特征的认知。生物的特征主要依赖于外部形态的表现，学会正确处理仿生物的形态特征与儿童平衡车造型之间的内部关系，同时也要考虑到儿童的认知能力有限，应该提取相对简洁、易认知的形态特征。（3）仿生目标特征的提取。对仿生物的外部形态、功能特性、生活习性等方面进行仔细的观察记录，提取有用的形态及结构特征，并用手绘的方式记录下来。（4）仿生目标特征的简化。将提取到的特征线条进行下一步的简化工作，并得到具有该生物形态特性的线条或轮廓线。（5）仿生目标特征的设计转化。将简化得到的特征线条与儿童平衡车的形态特征进行结合设计，并通过绘画以及建模的方式完成最终的设计转化。（6）产品设计方案的评价分析。产品的形态是否符合儿童认知心理的需求；产品的操控方式是否简单易上手；产品是否考虑到儿童误操作时的安全隐患。产品外形的简洁新颖性以及操控的安全便利性对于儿童这个用户群体来说是非常重要的。1.2儿童平衡车形态仿生设计的设计流程基于以上儿童平衡车形态仿生设计的体系结构，现对其设计流程的主要内容作以下的具体分析：一是确定仿生目标。首先对国内市场上在售的儿童平衡车进行全面的数据调研工作，并根据数据中儿童喜爱的生物种类以及对该产品的个性化需求，初步选出若干符合要求的仿生目标。接着通过对儿童心理、生理等影响因素的综合考量，并将儿童平衡车的造型特征与选出若干仿生目标的形态特性进行结合比对，由此挑选出最为符合设计要求的仿生目标。确定仿生目标的具体步骤如下：（1）对市场调研得来的数据进行整合分析，分析2-6岁儿童对平衡车在形态、色彩、结构、功能等方面的个性化喜好及需求，并在自然界中寻找相对符合儿童认知心理的目标生物。（2）根据市场上儿童平衡车的发展现状，并结合2-6岁儿童的心理认知及生理因素的影响，对目标生物进行进一步的筛选定位。（3）对符合设计要求的仿生物进行形态、结构、色彩、功能等方面的提取分析，并与儿童平衡车的造型、功能、结构等特征进行一一比对，找出两者之间的共通点，从而得到产品设计上的灵感。（4）对以上步骤进行归纳总结，确定最为符合要求的仿生对象，并着重对该生物的形态及功能特性进行深层次的剖析，以下面的设计研究工作做好充足准备。二是对仿生物的相关特征进行全面的认知。现着重对生物的形态特征方面进行认知的分析讨论，其主要内容包括常态特征的认知及非常态特征的认知。以下针对生物常态及非常态的认知做出了具体的研究分析：（1）常态特征的认知。常态指的是生物正常状态下表现出来的特性，它是生物习惯性的，固有的，与生俱来的特征。例如水果的颜色、生物的生活习性、自然的现象等等。如图1.1所示，柠檬成熟后是黄色的；苹果成熟后是红色的；蓝莓成熟后是蓝色的；向日葵是一种喜爱阳光的植物，它由于可以追寻着太阳而转换方向得名；空中出现电闪雷鸣，一般是要下雨的前奏；彩虹是圆弧形的、五颜六色的，它大多会在雨后放晴时出现。这些自然常识是经验性的常态认知，是被儿童及家长们所熟知的，或许可以尝试从常态认知中找到儿童平衡车形态仿生设计的切入点。图1.1颜色各异的水果（2）非常态特征的认知。非常态从字面上来看，指的是除常态以外的状态特征，但是这样描述是不准确地。由于每个人对常态和非常态的判定标准都是不同的，所以当一个人们熟知的事物，产生了与正常形态截然不同的形状时，那就是非常态的特征。图1.2小鸡破壳而出图1.3青蛙的生长过程非常态的生物特征是不稳定的，它会随着环境等因素的变化而发生变化。例如常态的鸡蛋是人们生活中常见的食材，但是经过受精的鸡蛋，却可以孵化出小鸡，如图1.2所示；青蛙在幼体时是蝌蚪，只能生活在水中，其主要通过尾巴的摆动来向前游动，但是成体的青蛙尾巴已经退化，主要依靠的是腿部的弹跳力，并且青蛙成体可以同时在水中和陆地上生活，如图1.3所示。儿童对生活中常见的事物已经不足为奇，反而对那些造型奇特，超出他们认知能力的新奇事物产生浓厚的兴趣。儿童平衡车的形态设计同样可以从非常态认知的角度入手，打破以往的设计规律，做出相应的创新，也许会得到出乎意料的效果。三是对仿生目标的特征进行提取的工作。主要是在生物认知的基础上，对目标生物的特征进行提取记录，并为接下来儿童平衡车的产品手绘做好准备。可以将生物的大致形态特征用以下两种方法进行相应的提取：（1）几何图形拼接法。首先用若干块几何大图形拼接出目标生物的大致造型，紧接着用几何小图形进行形态、结构、色彩等细节方面的填充，使描绘出的生物在平面和空间上都具有充足的体量感。如图1.4所示，该种描绘方法将大熊猫复杂的形态分解成了众多简单的几何三角形，但在化繁为简的同时也不缺细节方面的展现，画面不仅体现出了大熊猫造型的憨厚感，在其生活环境上也给人以想象的空间。（2）轮廓结构勾勒法。从仿生物外部轮廓线的描绘上，可以看出该生物身体各部位的大致比例关系，以及该生物身形的体态动势。深层次的来看，支撑外部轮廓线的其实是内部的结构线，结构线让轮廓线在转折及形体变化上更具体积感，从而突显出该生物形体上的个性化特征。如图1.5所示，画面上的棕熊从一开始的轮廓线和结构线的简单描绘，到后来各部位细节的加重勾勒，再到阴暗面的合理使用，无一不围绕着棕熊整体的形态特征在进行相应的刻画，最终呈现出了棕熊厚重的体积感。图1.4几何图形拼接成的大熊猫图1.5轮廓结构线勾勒出的棕熊四是对提取得到的仿生物特征再次进行简化处理。其中主要是对仿生物中的形态、结构、功能等特征进行相应的简化。在简化前，应对仿生物的形态和结构等方面的特征进行整体的把握，从整体到局部的提取可简化的元素，并将特征元素进行适当地变形与夸张，从而合理合据的运用到儿童平衡车的设计中去。五是将仿生物特征应用到现代产品设计中。产品的设计应用主要是指通过前期的手绘草图，到中期的电脑三维建模及渲染，再到最终平面效果图的排版，以及实物模型的制作展示等方式完成产品的最终转化。六是对产品的设计方案进行评价分析。由于用户定位的是儿童这个低年龄段的弱势群体，他们的认知能力及操作能力有限，所以在儿童产品的设计上应多方面考虑产品的安全可操作性和材料耐用性。评价的标准应站在儿童的角度进行多方位的考虑，具体的评价细则如下：儿童平衡车的操控是否简单便捷，是否存在安全隐患。儿童平衡车的设计是否考虑到了儿童的心理及生理的发展。儿童平衡车的造型是否新颖，是否能够吸引儿童的目光。儿童平衡车是否能够满足儿童使用时的基本功能需求。儿童平衡车材料的选择是否绿色环保，是否安全耐用。1.3儿童平衡车形态仿生设计的影响因素儿童心理特征的分析著名的瑞士心理学家皮亚杰将儿童的年龄及心理发展程度划分成了四个主要的成长阶段，分别是：0-2岁的感知运动阶段；2-7岁的前运算阶段；7-11岁的具体运算阶段；11-15岁的形式运算阶段。在皮亚杰儿童心理学理论的基础上，现着重就2-6岁儿童审美心理的发展特点做出了进一步的研讨分析。儿童的审美心理主要是指儿童在日常生活中主动探求具有美的特征的事物，以此来满足自身好奇心需要的一种心理活动方式。儿童的成长是十分迅速的，在幼年的成长阶段中，他们的认知、意识及喜好等方面都在潜移默化的发展着变化，并逐渐形成儿童自身独特的审美心理。针对儿童在产品的形态、色彩、结构及功能方面的心理活动，并结合儿童平衡车仿生设计的思路做出了以下的分析：（1）儿童对于形态的心理特征2-6岁的儿童对于平面图形以及空间内事物的形态变化，已经有了自己的简单认知能力，他们会主动积极的去观察思考，从中得到截然不同的心理感受。例如橡皮泥不仅可以压成薄薄的片状，而且可以堆砌成高高的小房子；充满气的圆柱状长气球，可以通过手部的灵活变动制成各式各样的小动物形状。对简单且形态不同的事物进行正确的辨识，会增加儿童自身的成就感，相反对于较为复杂形态的事物，儿童反而会显得无从下手，如何用简单的造型吸引儿童的注意力，是设计师需要着重去考虑的。如图1.6所示，该款可爱小恐龙造型的勺子，不仅在形态及色彩上进行了仿生创新，而且在日常的摆放便捷性上也进行了相关的细节设计考虑，它可以树立摆放在桌面上，让家长在孩子吃饭之余可以对恐龙的形态特征及生活习性等知识进行科普介绍，可以有效提高家长和孩子之间的互动性。图1.6“小恐龙”勺子儿童平衡车的创新设计同样可以从形态仿生学的角度入手，再进行相应的设计延展，从而将儿童平衡车的形态、色彩、结构、功能等方面有机结合在一起。运用形态仿生造型设计的儿童平衡车，不仅可以激发出儿童的好奇心，而且会带给儿童丰富的感官体验，让孩子在骑行的同时可以感受到该仿生物的真实存在。例如：长颈鹿、大象带给孩子的感觉是高大威猛感；老虎、狮子是凶猛危机感；海狮、海豚是友好亲切感。由此可见，不同的生物形态应用到儿童平衡车的设计之中会带给儿童截然不用的心理感受。考虑到儿童由于年龄偏小，自身的认知能力有限，那些较为复杂且陌生的形态并不会提起他们的兴趣，反而会让他们出现厌恶恐惧的心理，相比较生硬无趣的直线，儿童会更加喜欢圆润多变的曲线。据研究调查发现，2-6岁的儿童更加喜欢造型新颖、生动有趣以及他们熟知的生物形态。例如：家中常见的狗、猫；公园里的树木花草；动画中喜爱的动物角色等等。选择合适的儿童喜爱的仿生物原型，并加以圆润流畅的线条表现方式，从而突出该仿生物造型的形态特征。如图1.7所示，该款专为儿童设计的可爱鳄鱼造型的水龙头，全身采用绿色的主色调以及圆润柔和的线条精心设计，并使用可爱拟人化和简化夸张的形态特征消除了儿童对仿生物的心理恐惧感，设计师设计该款儿童产品的初衷是以可爱动物的造型吸引儿童，让儿童从此爱上洗手，养成勤洗手的良好习惯。（2）儿童对于色彩的心理特征针对2-6岁儿童对于色彩方面的认知，可以将其视觉感知能力的发展分为两个阶段：2-4岁的幼儿区分期、4-6岁的学龄学习期。幼儿期的儿童已经可以进行简单的颜色区分，例如红色、黄色、蓝色、绿色等鲜艳的色彩，在儿童脑海中的印象是十分深刻的。4-6岁由于儿童已经开始接受相应的学龄前教育，对色彩的认知能力进一步得到提高，且男女生在色彩喜好上开始逐渐出现了性别差异，例如男生大多喜欢蓝色、绿色，女生则更加喜欢红色、黄色。因此在为2-6岁的儿童做有关于色彩方面的设计时，应优先考虑使用色彩辨识度高且显眼的颜色进行设计。图1.7可爱鳄鱼造型的水龙头图1.8香蕉口味的饮品大自然中的生物都具有自身独特的颜色，色彩就是它们之间的语言，例如：大熊猫是黑白色相间的；北极熊是雪白色的；老虎是有黑色条纹的；酸酸的柠檬是黄色的；香甜的苹果是红色的等等。儿童由于年龄的局限性，内在心理的日趋养成，独立的性格与思维主导着儿童对于产品色彩的选择，儿童喜欢丰富且鲜艳的色彩，丰富的色彩不仅具有美的固有属性，还赋予了产品丰富的感情色彩，例如：红色代表热情；黄色代表温暖；蓝色代表安静；绿色代表生机。在儿童平衡车的配色方面，灵活的色彩搭配会激发出儿童浓厚的兴趣，带给他们强烈的视觉冲击力和心理感受，且有助于提高平衡车的设计水平。因此在儿童平衡车的仿生设计中，色彩的应用显得尤为重要，设计师需要合理的将色彩元素贯彻落实到整个设计系统中去。在进行色彩设计时，应优先选用蓝色、红色、绿色、黄色等儿童熟知的纯色作为产品的主色调，这样才能使该产品更容易得到儿童的青睐。如图1.8所示，该款儿童饮品的设计亮点在于它延用了香蕉本身的颜色及形态的特征，让儿童在饮用时可以很轻易地看出这是一瓶香蕉口味的饮品，甚至让人有一种看一眼就能闻出香蕉味道的享受感。（3）儿童对于结构的心理特征2-6岁的儿童由于所处年龄段的特殊性，对于儿童类产品的认知能力有限，大致可以将结构类的儿童产品分为平面静态结构和立体动态结构两个方面。产品的平面静态结构以研究该产品的平面造型特征为主，大自然中的平面静态结构随处可见，例如树叶的叶脉看似十分的错综复杂，但通过观察其大致的平面结构走向，不难发现它的结构其实具有一定的规律性，现代的设计师将叶脉的平面结构特性灵活运用到了建筑设计之中，如图1.9所示。立体动态结构主要指的是产品的立体造型，同时该产品还具有相应的动态特征。如图1.10所示，该款飞机造型的吊灯，是设计师通过模仿飞机的立体结构及飞行时的动态特征设计而成的，该产品在为儿童提供有效照明的同时，还可以作为儿童的知识普及对象，家长可以将该产品的立体结构及动态特性讲解给自己的孩子听，在进一步满足儿童好奇心的同时，还可以培养他们的空间想象能力和语言交流能力。儿童对于产品结构的喜爱程度更多的停留在结构的新颖亮眼性及可操作性上。在儿童平衡车的结构设计中，保证其具有可操作性及易上手性的同时，也应注重其结构的高强稳定性以及用料的安全轻便性，让孩子骑着舒心，家长看着放心。在车身结构的设计上，也应充分体现出人性化的设计，例如车身采用流线型的结构设计，可以有效减少平衡车对儿童的碰撞伤害；车把手及座位等细节部分采用较为圆润的拼接结构，防止尖锐部分伤害到儿童。儿童由于处在幼年阶段，所以在他们使用结构类的儿童产品时，家长需耐心将产品中的结构原理讲解并演示给孩子看，并叮嘱孩子相应的安全事项。具有结构特征的儿童平衡车，更有益于锻炼孩子的动手能力和思维能力。图1.9叶脉结构图1.10飞机造型的灯具图1.11“棕熊”积木（4）儿童对于功能的心理特征2-6岁的儿童对于产品功能的选择，他们大多会选择带有趣味功能的产品，以此来满足他们的好奇心。儿童从小的智力开发一直是家长们关注的焦点。如图1.11所示，该款棕熊造型的积木玩具，由一个个单独的积木模块组成，儿童需要通过自身手与脑的合理结合，将不同形态的积木拼搭在正确的位置，才能最终得到棕熊样式的造型。从家长教育孩子认知学习的角度来看，具有功能性的产品，更容易受到家长的青睐。家长可以通过功能式的儿童平衡车合理适当的教育孩子，让孩子在欣然接受所学到知识的同时，还可以满足他们的求知欲望，从小就培养出孩子保护大自然、敬畏大自然的良好品质。加入了功能设计的儿童平衡车可以更好地开发儿童的智力，增强儿童的记忆能力及操作能力。儿童生理特征的分析儿童从出生到入学的这段时间，身体各部位都发生了许多的变化，以2-6岁儿童的生理年龄为划分标准，可以将其划分为两个不同的成长时期：2-4岁的婴儿成长期、4-6岁的学前发育期。由于受到遗传基因和生长环境的影响，儿童的正常发育产生了许多不确定的因素，例如：儿童的生长发育过于迅速；部分儿童出现早熟的现象；儿童的青春期有所提前。在这两个时期，儿童在身高及体重方面的变化最为明显，以下仅对2-6岁儿童身高及体重的相关数据进行相应的记录比对，如表3-1、表3-2所示：表3-12-6岁男孩的身高及体重范围男孩年龄（岁）身高（CM）体重（KG）284.3-91.011.2-14.0391.2-98.711.0-16.4498.9-107.214.8-18.75107.4-115.316.3-20.66115.4-122.118.5-22.4表3-22-6岁女孩的身高及体重范围女孩年龄（岁）身高（CM）体重（KG）281.3-89.810.6-11.2390.2-98.112.6-16.1498.5-105.714.3-18.35105.9-111.616.2-20.16111.9-121.518.1-22.2从两张表中男女孩的身高及体重的数据可以看出，他们的身高及体重的差异并不大，男孩两项数据都稍高于同年龄的女孩，随着他们年龄的增长，整体呈现较为平稳的增长趋势。儿童平衡车是否适应于不同身高及体重的儿童，由于许多制约因素的影响，要同时适应不同的用户是较为困难的，这就要求平衡车要具备多种功能。例如座椅高度的可调节功能，它能够根据儿童身高的不同，灵活调整适合儿童骑行的高度，让该产品具有一定的广泛适用性。活泼好动是儿童的天性，家长不可能无时无刻的看护着他们，因而他们在日常独立的活动中，经常会发生手部、足部、胸部、头部等身体部位受伤的状况。此前美国商业产品安全协会针对儿童安全相关的问题，曾公开呼吁社会应当建立一所专门研究儿童身体尺寸的部门，为的是让儿童能够简易安全的使用相关产品。该部门不仅能够提供儿童身体各部位的相关数据，而且能够最大范围地总结儿童产品安全方面的设计方法与规则，对从事儿童产品方向的工业设计师起到重要的数据指导作用。例如通过调查分析儿童手部、足部、胸部、头部可通过的安全直径，可以为相关儿童产品安全尺寸的设计提供数据的参考。如表3-3中整理的是2-6岁儿童相关部位的尺寸数据，从数据中可以明显看出，男孩各部位可通过的安全直径都略高于同年龄的女孩。表3-32-6岁儿童手部、足部、胸部、头部可通过的安全直径变化年龄（岁）手部（CM）足部（CM）胸部（CM）头部（CM）男女男女男女男女24.274.154.314.1911.511.311.212.934.554.374.624.4312.111.711.411.144.684.534.734.5912.612.311.711.554.794.674.824.7011.112.814.111.864.964.805.034.8911.311.014.314.0对于儿童平衡车的设计研究来说，产品设计的初衷是让儿童在进行安全骑行的同时，培养孩子热爱生活、热爱运动的优良品质。为了儿童的骑行安全而设计，就必须充分了解儿童在户外坐姿骑行时，儿童平衡车随着位移的变化而引起儿童身体重心高度的变化，同时儿童站姿时的身体重心高度对于儿童平衡车各部位尺寸的设计考量也是重要的参考依据，如表3-4所示。表3-42-6岁儿童站姿及坐姿的人体重心高度变化年龄（岁）站姿重心高度（%）坐姿重心高度（%）男女男女257.357.239.541.1358.658.237.839.3459.458.737.537.8558.859.136.835.5659.259.335.234.4从表中可以看出，男女孩的站姿及坐姿的数据变化并不像前两项一样呈现规律的增长变化，因为每个儿童都具有身体及行为习惯的差异性，但是综合来看，男女孩之间重心高度的变化是很小的。2-6岁儿童生理的基本特征还具有以下两种表现：一是儿童身体的协调平衡能力，儿童掌握平衡的能力随着年龄的增加变得越来越娴熟稳健；二是儿童身体各躯干部位的力量增长，该时期儿童的力量大小会有显著的增强。通过以上几组测量数据可以看出，2-6岁的儿童在身高、体重以及身体各部位的发育成长是十分迅速的，这就要求设计师需要设计出广泛适用于该年龄段儿童使用的产品，不论是人机尺寸方面，还是平衡车的操控方面都应有所设计考虑，切实为了儿童去设计相关产品。由于目标用户是儿童的特殊性，他们在日常使用中可能会存在一些误操作的行为，所以设计师需要着重考虑的是儿童产品使用时的安全性以及易上手性，力求将该产品的安全隐患降到最低，并通过车身相对简单易操作的功能设计，满足儿童的参与感与成就感。家长消费心理的分析在儿童的日常生活中，家长不可能无时无刻的陪伴着自己的孩子，其中有很大一部分时间是儿童类产品陪伴儿童度过的，这就导致现代的家长对于儿童产品的要求越来越高，不仅要求儿童产品有陪伴玩耍的作用，而且还要具备一定的智力启蒙作用，力求让自己的孩子从小就得到多方面的锻炼，为以后的学习成长打下良好的基础。（1）儿童产品的安全环保性家长在为孩子挑选儿童类产品时，永远会将孩子的安全性放在首要位置。儿童由于活泼好动、认知能力低的原因，加上他们对可能发生的危险不能做出准确地判断，这就要求儿童产品本身需要具备一定的安全防护措施，尽可能保证儿童使用该产品时的安全。例如在儿童平衡车的设计中，应避免采用锋利尖锐的部分，可以使用圆润流线型的形态加以设计。同时儿童平衡车材料的选择也是尤为重要的，应当选择安全环保可降解的材料，例如原生态木材、合成树脂一类的材质。儿童产品所具备的人性化安全设计是家长们对该类产品的基本要求。（2）儿童产品的趣味教育性现在的家长大多还是会尊重自己孩子的选择，为孩子购买他们自己喜爱的儿童产品，让孩子从中体验生活的乐趣。在儿童平衡车的设计过程中，应着重从产品的形态趣味性上入手，如何用生动有趣的形态吸引儿童目光的同时，激发出家长们的购买欲望，是设计师需要解决的难题。例如可以选择儿童以及家长都钟爱的动物形态，并运用到儿童平衡车的设计之中，这样既满足了儿童的好奇心，也把握住了家长的消费心理。同时该类产品还应具备教育功能性，可以从小培养孩子的情商和智商，让孩子在玩耍中得到锻炼。儿童产品的趣味性和教育性越来越被现代家长们所看重。1.4儿童平衡车形态仿生设计应用