仿生物形态研究

仿生物形态研究工业设计系张鑫韬目录第一章仿生设计概论第二章仿生设计的方法第三章仿生设计的程序第四章仿生物形态的造型设计第五章仿生物形式美感的造型设计第六章仿生物功能的造型设计第七章仿生物结构的造型设计第八章仿生物表面肌理与质感的造型设计第九章仿生物色彩的造型设计第十章仿生物意象的造型设计第一章仿生设计概论第一节关于仿生一“仿生”是人类生存的需要鱼刺——骨针二“仿生”是古代人类智慧的结晶鸟类——会飞的木鸟（“木鸢”，鲁班）、风筝鱼类——造船（鱼形）、木浆（鱼鳍）、橹和舵（鱼尾）随风转动的飞蓬草——轮子（“见飞蓬转而知为车”）鸟巢——树屋第一章仿生设计概论第一节关于仿生三“仿生”是人类精神的寄托和归宿1从人类早期原始部落的图腾崇拜到古代文明中的陶瓷、绘画、雕塑等艺术品和染织、家具、建筑等的装饰都采用了大量的动、植物形态。四“仿生”是人类的一种文化现象和生存方式2中国传统文化：平民百姓家孩子的虎头鞋、麒麟锁、五毒肚兜（蛇、蜘蛛、蝎子、蜈蚣、壁虎），民间艺人的鸳鸯刺绣、蝴蝶蜡染、团花剪纸等；祖宗祭祀、宫廷礼仪、诗词歌赋、宗教传说中都有“仿生”。仿生的工具和技术、仿生的建筑和艺术、仿生的习俗与文化现象、仿生的思维和意识等。第一章仿生设计概论第二节关于仿生学一仿生学的概念1仿生学是研究生物系统的结构和性质，为工程技术提供新的思想观念及工作原理的科学。2仿生学作为一门独立的学科，诞生于1960年9月。3仿生学属于生物学中“应用生物学”的一个分支，同时又是生物学、数学和工程技术学相互渗透而结合成的一门新兴边缘科学。二仿生学的研究内容和领域仿生学的研究内容和领域涉及面很广，如电子仿生、机械仿生、建筑仿生、化学仿生、人体的仿生、分子仿生、宇宙仿生、管理仿生等。第一章仿生设计概论第二节关于仿生学三仿生学的研究方法1根据工程技术的目标、任务进行生物相关性的基础研究，或者以生物学的发现与研究成果为启示和基础筛选出对其他科学技术有意义有价值的内容；2对基础研究的成果进行分析、综合，并提炼、概括出相关理论和概念，揭示内在规律，建立数学模型；3在前两个阶段的基础上进入具体模拟研究、试验制造的应用研究阶段，最终创造出人工化的成果。第一章仿生设计概论第二节关于仿生学四仿生学的意义1仿生学与其他学科和技术的相互促进拓展了科学研究和应用的领域，推动了科学技术向更快、更高的方向发展；2仿生学的概念已经渗透到人类社会生活的各个层面，开始对人类生活方式、价值观念产生影响，参与到人和自然共生这个哲学命题的认识和反思。第一章仿生设计概论第三节关于仿生设计一仿生设计的基础1仿生设计强调“仿生”的概念；2仿生设计基础构成的核心是工业设计专业基础知识与能力；3仿生设计还需要自然与社会科学知识的支持。第一章仿生设计概论第三节关于仿生设计二仿生设计的内容1仿生物形态的设计2仿生物形式美感的设计3仿生物功能的设计4仿生物结构的设计5仿生物表面肌理与质感的设计6仿生物色彩的设计7仿生物意象的设计第一章仿生设计概论第三节关于仿生设计三仿生设计的原则1仿生设计首先要遵循工业设计的以下原则：⑵功能性；⑶经济性；⑷创造性；⑸需求性；⑴艺术性与科学性相结合；⑹系统性；⑺资源性。第一章仿生设计概论第三节关于仿生设计三仿生设计的原则2对仿生设计来说要强调以下几个方面：⑵设计的创造与再创造；⑶设计的多义性。⑴设计的合理性与合目的性；第一章仿生设计概论第三节关于仿生设计四仿生设计的发展1早期的仿生设计受到材料、工艺和审美观的制约与影响，带有明显的样式主义风格和工艺美术特征，更多是具象性的模拟和抽象性的装饰，而且含有丰富的象征意义；2现代设计本身的发展和科学技术进步的作用，使得仿生设计更强调对生物的科学性和技术性的表现，同时仿生设计也为科学技术创新提出了新的思想观念和研究课题；3随着多元化设计时代的到来，生态设计、系统设计、后现代设计等设计思潮与观念使仿生设计更多的通过产品形态语言、通过联想与象征等方式表现产品个性形象、个性特征、独特的美感和意义。第一章仿生设计概论第三节关于仿生设计五仿生设计的意义1仿生设计使现代工业设计能够更好地满足市场和消费的个性化需求；2仿生设计促进现代工业设计观念的更新与发展。第二章仿生设计的方法第一节仿生设计的思维方法一仿生设计的创造性思维特征1跃迁性；2独创性；3易读性；4同构性。第二章仿生设计的方法第一节仿生设计的思维方法二仿生设计的思维类型1发散思维；2聚合思维；3逆向思维；4联想思维；5灵感思维；6模糊思维；7概念思维。第二章仿生设计的方法第二节仿生设计的认知心理与方法一形态认知的生理与心理基础1对形态心理的理解与认识是基于人在观察事物的过程中，主要有外因与内因两个方面的作用。2对形态的心理感应是复杂的，但人对特定事物的形式和类别具有一定的认知印象，有时这种固定认知印象回深藏不露，不为人知，但只要有相关的刺激就会显露出来。第二章仿生设计的方法第二节仿生设计的认知心理与方法二形态认知的规律与心理效应1形态认知的规律与原则是客观存在的，是人对刺激物规律性的主观反映，主要有主导性、接近性、相似性、连续性、封闭性等几个方面的特征。2形态的心理效应以生理反应为基础，同时具有显著的情感特性，并因知觉主体的不同体现出比较大的差异，主要有图形感、立体感、空间感、尺度感、时间感、运动感、量感、力度感、美感等。第二章仿生设计的方法第二节仿生设计的认知心理与方法二形态认知的规律与心理效应香蕉皮的影像——生物形态认知的力度感、图形感和美感表现长颈鹿——生物形态认知的恒常性、整体性和理解性表现。字母与骆驼——生物形态认知的相似性、理解性表现第二章仿生设计的方法第三节仿生设计的生物认知方法一常态和非常态的生物认知1由于对自然生物的认知经验因人的生存环境、文化传统和个人知识、爱好的差异而不同，因此生物的常态和非常态是相对的和不稳定的。⑴常态是经常性的表现或常被看见和感知的状态；⑵生物的常态认知还包括对生物概念和特定形态的对应关系的认知；⑶对生物常态的认知是人们熟悉的自然生物的典型特征和具有代表性的形态和概念，但也往往带有明显的感性认识、外在特点和选择性、片断性、概括性。第二章仿生设计的方法第三节仿生设计的生物认知方法一常态和非常态的生物认知2对于仿生设计来说，生物的常态概念与形态已经成为人类生活中的一个重要组成部分。此类生物形态与概念具有较强的亲和力、认同感和人情味，是仿生设计主要关注的设计素材和表现内容。第二章仿生设计的方法第三节仿生设计的生物认知方法一常态和非常态的生物认知3从设计角度来看，仿生设计的生物认知不仅关注常态的生物形态与概念，更应该关注非常态的生物形态与概念。对非常态的生物形态认知可以从以下几个方面入手：⑴不同视角的生物形态认知；⑵生物形态与概念的宏观或微观认知；⑶生物形态与概念的整体与部分构成关系认知；⑷生物形态与概念的动态变化认知。第二章仿生设计的方法第三节仿生设计的生物认知方法二生物客观认知与主观认知1生物的客观认知生物形态、概念的客观认知可以从以下三个层面入手：⑵生物的结构特征与形态；⑶生物与环境的关系认知。对生物的客观认知就是要尽可能消除主观因素的影响，理性、客观地认识和把握生物真实的原始、自然生存状态和机能，更全面地了解生物形态与概念，从而为设计服务。⑴生物的功能特征与形态；第二章仿生设计的方法第三节仿生设计的生物认知方法二生物客观认知与主观认知2生物的主观认知对生物形态的主观认知主要可以分为以下三个方面：⑵生物的意象认知；⑶自然生物的人工化认知。对生物的认知也有许多方面是受主观影响的。⑴生物的美感认知；第二章仿生设计的方法第四节生物特征的产品设计转化一生物特征的纪录、描绘与抽象、概括1对生物特征进行观察、认知是仿生设计的基础，在此基础上才能更好地进行有目的的产品化设计。2生物特征的描绘和纪录，可以利用影像设备和技术，也可以利用徒手速写、绘画等方法。3在生物认知过程中，要根据具体情况和需要对自然生物特征进行归纳、概括和抽象、提炼，使生物特征更加鲜明、突出、富有个性，也更有利于仿生设计的应用。4主要表现为二维的影像，根据认知对象的具体特征，用抽象的、几何概念的点、线、面来表达，使生物特征具备设计的基础语言特征，为产品化的应用创造条件。第二章仿生设计的方法第四节生物特征的产品设计转化一生物特征的纪录、描绘与抽象、概括立体-平面-自由曲线有机曲面-抽象、概念化的几何曲面体第二章仿生设计的方法第四节生物特征的产品设计转化二生物特征的直接模拟设计1在对生物特征较为客观的认知基础上，对生物的各种特征都可以通过感性和直观的思考，直接进行产品化的模拟设计。⑴可以利用借用、引用、移植或替代等方法进行具象、仿真的模拟，也可以对生物特征进行概括、提炼，然后用抽象的几何形态通过不同的产品概念和产品构成要素，直接再现生物的个体特征。⑵在产品化的设计中，应注意针对消费人群的需求特征和产品使用环境的特点，还要根据具体产品特征的不同，适度地进行形态的抽象和几何概念化表达，以有利于满足产品生产的标准化需要。第二章仿生设计的方法第四节生物特征的产品设计转化二生物特征的直接模拟设计2直接模拟设计的两个思考角度：⑴从自然生物的角度：可以选择对生物局部特征或整体特征进行直接模拟设计；⑵从产品的角度：可以针对产品的某一个局部进行仿生设计，也可以对产品整体进行仿生设计。第二章仿生设计的方法第四节生物特征的产品设计转化二生物特征的直接模拟设计3对生物形态较为直观的模拟设计，要求在符合产品的概念及功能、材料、人机操作等构成要素的需要的同时，还要保持生物概念和形态的个性特征，这就可能会在产品化的过程中产生矛盾和冲突。避免造成仿生设计的盲目性和单纯追求形式上的逼真和近似，为仿生而仿生，甚至无病呻吟!第二章仿生设计的方法第四节生物特征的产品设计转化二生物特征的直接模拟设计模拟马蹄莲自然形态的灯具设计第二章仿生设计的方法第四节生物特征的产品设计转化三生物特征的间接模拟与演变设计1对仿生设计来说，对生物特征更本质和整体的把握，使许多仿生产品设计并不直接表现或引用生物的个性、具象特征，而是针对产品概念和设计目标概念的需要对生物特征进行演变和转换。2在多样化的自然生物中，存在着许多形态的共性特征和规律，这些形态共性特征和规律是进行间接模拟仿生设计的重要内容。3对生物形态的间接模拟设计，要求在符合产品的概念及功能、材料、人机操作等构成要素的需要的同时，还要在产品最终的整体形态上具有生物形态特征。第二章仿生设计的方法第四节生物特征的产品设计转化三生物特征的间接模拟与演变设计水母形态的抽象演化及根据其抽象演变的立体形态设计的灯具第二章仿生设计的方法设计练习练习：指纹的想象提示：利用仿生设计思维的变通力、想象力和求异性进行不同生物形态的模拟。第三章仿生设计的程序第一节仿生设计的基本方法一从目标生物概念到产品概念的仿生设计1对工业设计来说，产品概念的产生与明确，产品概念从抽象到具象，从无形到有形，正是设计的主要内容，而仿生产品设计概念的建立取决于产品概念与仿生概念的生成。2由生物概念主导的仿生设计，是从对自然生物的观察积累与研究发现中得到启示，然后产生仿生的思想意识，进而生成生物概念，最终在生物概念主导下寻求对应的产品概念进行仿生产品设计。第三章仿生设计的程序第一节仿生设计的基本方法二从目标产品概念到生物概念的仿生设计1仿生设计有明确的目标产品，以目标产品概念主导仿生设计为前提，是在设计目标明确、产品概念形成的条件下，以仿生思维与活动为主要内容的过程计划，是目标产品设计的组成部分。2由产品概念主导的仿生设计，往往是在整个产品设计程序实施的设计发想阶段，作为一种设计发想的思维创新方法而发挥作用的。第三章仿生设计的程序第二节仿生设计的基本程序一确定仿生设计概念二仿生设计发想设计的发想是设计活动中寻求“金钥匙”的过程，是利用一定的思考技术来帮助设计师发掘解决问题的方案。三仿生设计提案第三章仿生设计的程序第三节仿生设计的系统程序一设计准备阶段二设计发想阶段三设计提案阶段四设计方案的产品化阶段五设计产品的商品化阶段第四章仿生物形态的造型设计