張博凱

摘要：本文首先分析了產(chǎn)品外形仿生設(shè)計研究現(xiàn)狀，其次分析了產(chǎn)品外形仿生設(shè)計技術(shù)，最后分析了產(chǎn)品外形仿生設(shè)計發(fā)展趨勢，旨在為產(chǎn)品外形仿生設(shè)計工作的進(jìn)行提供參考意見，以此來提高產(chǎn)品外形仿生設(shè)計質(zhì)量和效率，進(jìn)而提高產(chǎn)品外形的設(shè)計效果，提高產(chǎn)品的附加價值，滿足不同客戶對于產(chǎn)品的美觀需求。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品外形;仿生設(shè)計;研究現(xiàn)狀;研究進(jìn)展;汽車外形設(shè)計

0 ?引言

仿生設(shè)計是一種重要的設(shè)計思維和方式，仿生指的是模仿自然界生物，設(shè)計是有目的性的創(chuàng)作行為，仿生設(shè)計指的是在模仿自然界生物的基礎(chǔ)上產(chǎn)生設(shè)計方案。產(chǎn)品外形仿生設(shè)計是仿生設(shè)計中最為常見的項目之一，具體可以按照不同分類方式劃分為不同類型，按照模仿抽象程度可以劃分為具象仿生和抽象仿生。

1 ?產(chǎn)品外形仿生設(shè)計研究現(xiàn)狀

1.1 形態(tài)仿生設(shè)計研究現(xiàn)狀

形態(tài)仿生設(shè)計是產(chǎn)品外形仿生設(shè)計中最常見的設(shè)計方式，設(shè)計人員的設(shè)計靈感主要來源于豐富的自然形態(tài)，通過形態(tài)仿生設(shè)計理念將自然形態(tài)與產(chǎn)品外形設(shè)計相結(jié)合。例如，吉利熊貓的設(shè)計來源為熊貓的外形;道奇蝰蛇的設(shè)計來源為道奇蝰蛇的外形;寶馬“鷹眼”大燈的設(shè)計來源為鷹眼睛的外形;保時捷911的設(shè)計來源為青蛙的外形。

1.2 功能仿生設(shè)計研究現(xiàn)狀

功能仿生設(shè)計指的是結(jié)合生物或自然物質(zhì)的功能、原理，研發(fā)新技術(shù)或者是創(chuàng)新現(xiàn)有技術(shù)[1]。例如，雷達(dá)的設(shè)計來源為蝙蝠的聲波辨物功能;輪胎的設(shè)計來源為蝗蟲等動物的腳掌鎖合摩擦力功能;鷗翼式汽車的設(shè)計來源為海鷗翅膀的煽動原理;奔馳公司仿生概念車的設(shè)計來源為箱鲀運行中的綜合空氣動力學(xué)性能原理;EPORO為世界上首個應(yīng)用激光測距儀和超寬帶無線電波技術(shù)的智能機(jī)器人汽車，其設(shè)計來源為為魚群的避免碰撞、同排移動、靠近同伴功能。

1.3 結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計研究現(xiàn)狀

結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計指的是結(jié)合生物的部分或整體結(jié)構(gòu)或組織，設(shè)計新產(chǎn)品外形。例如，甲蟲型車身的設(shè)計來源為甲殼蟲圓潤的結(jié)構(gòu)，這樣將車廂設(shè)計為甲殼蟲形狀，能夠有效減少由于車速提高而產(chǎn)生的阻力;魚型車身的設(shè)計來源為魚的背部結(jié)構(gòu)，這是因為汽車在高速運行時，尾部容易出現(xiàn)渦流，而魚背造型的應(yīng)用，則能夠提高車尾的平穩(wěn)運行程度。

1.4 色彩仿生設(shè)計研究現(xiàn)狀

色彩仿生設(shè)計指的是基于人們的色彩認(rèn)知，結(jié)合自然界的色彩組合方式，設(shè)計新產(chǎn)品外形。例如，有些汽車外形色彩的設(shè)計來源可以是獵豹，局部的黑色、黃色斑點設(shè)計，能夠讓顧客直接聯(lián)想到獵豹，這能夠提高產(chǎn)品外形設(shè)計的靈動性;更加亮白產(chǎn)品的設(shè)計來源可以是白金龜鱗片微結(jié)構(gòu)，通過對自然色彩化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的研究，能夠開創(chuàng)人造色彩，進(jìn)而提高產(chǎn)品外形設(shè)計的色彩豐富程度。

1.5 肌理仿生設(shè)計研究現(xiàn)狀

肌理仿生設(shè)計指的是結(jié)合自然界生物的構(gòu)成材料和表皮特征，設(shè)計新產(chǎn)品外形，這樣能夠加深人們對于產(chǎn)品的印象，同時提高汽車的外形特色，進(jìn)而提高對消費者的吸引力。例如，寶馬LOVOS的設(shè)計來源為魚鱗結(jié)構(gòu)，車上的每一片魚鱗結(jié)構(gòu)中都安裝了太陽能電池;寶馬GINA的設(shè)計來源為動物眼睛能夠整開和合上的結(jié)構(gòu)，因此跑車在開門時，織物材料由于壓縮會產(chǎn)生褶皺感覺。

1.6 意象仿生設(shè)計研究現(xiàn)狀

意象仿生設(shè)計指的是結(jié)合自然界生物的象征意義和神態(tài)特征，設(shè)計新產(chǎn)品外形。意象仿生設(shè)計不同于上述設(shè)計方式，上述設(shè)計方式主要通過聽覺、視覺、觸覺等方式，來獲取設(shè)計靈感;而意象仿生設(shè)計主要通過聯(lián)想和心理效應(yīng)，讓人們結(jié)合知識和經(jīng)驗，來產(chǎn)生對設(shè)計產(chǎn)品與自然界的共鳴，這種產(chǎn)品往往具有十分強(qiáng)烈的情感表達(dá)和特定的象征意義。例如，梅、蘭、竹、菊四君子，自古以來便代表著傲、幽、堅、淡的品質(zhì)，因此，將四君子應(yīng)用到汽車外形仿生設(shè)計中，便能夠引發(fā)人們對于相應(yīng)品質(zhì)的聯(lián)想。

2 ?產(chǎn)品外形仿生設(shè)計技術(shù)

2.1 生物外形特征提取技術(shù)

在產(chǎn)品外形仿生設(shè)計過程中，首先，設(shè)計人員需要結(jié)合自身設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計理念，提取仿生對象的外形特征，具體需要應(yīng)用專業(yè)操作平臺提取仿生對象的外形，如CorelDRAW、Illustrator等;提取過程涉及到了一個重要的環(huán)節(jié)，即自動提取，一般分為檢測邊緣點、線條擬合兩項操作。其次，設(shè)計人員需要結(jié)合設(shè)計風(fēng)格，從提取到的生物外形特征中歸納設(shè)計風(fēng)格的構(gòu)成部分，并找到生物外形特征的規(guī)律;規(guī)律一般分為顯性規(guī)律和隱性規(guī)律兩種，分析方式有特征工程、特征匹配、類型學(xué)等。最后，設(shè)計人員需要結(jié)合生物外形特征規(guī)律，建立表達(dá)模型，主要技術(shù)有線性濾波、相似元素合并、矢量化處理等，通過模型來獲取生物外形的含義、功能、自然屬性等相關(guān)信息[2]。

2.2 生物外形特征與產(chǎn)品外形融合技術(shù)

生物外形特征與產(chǎn)品外形的融合是產(chǎn)品外形仿生設(shè)計的關(guān)鍵，這需要設(shè)計人員應(yīng)用設(shè)計思維，通過對放生對象外形特征的加工、處理、分析、整合、選擇，來完成最終的產(chǎn)品外形設(shè)計工作。當(dāng)然，如果設(shè)計人員過于按照既定設(shè)計流程完成設(shè)計工作，那么很難實現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計。為了在生物外形特征與產(chǎn)品外形融合的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高設(shè)計的創(chuàng)新性，設(shè)計人員嘗試應(yīng)用遺傳算法、逆向工程等方式，來對產(chǎn)品外形進(jìn)行智能化仿真設(shè)計和數(shù)字化仿真設(shè)計，在體現(xiàn)仿真生物外形特征的同時，體現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的現(xiàn)代感和技術(shù)感，同時更好的提高兩者的融合程度。

2.3 產(chǎn)品外形仿生設(shè)計評價技術(shù)

設(shè)計評價一直是產(chǎn)品外形仿生設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是設(shè)計人員的重點分析內(nèi)容，這是因為只有做大了對現(xiàn)有設(shè)計的科學(xué)評價，才能進(jìn)一步總結(jié)當(dāng)前設(shè)計的不足之處，進(jìn)而加以改善和完善?，F(xiàn)階段，常見的產(chǎn)品外形仿生設(shè)計評價技術(shù)有眼動實驗、因子分析、語義分析等，這些均屬于線性技術(shù);此外，還有遺傳算法、模糊集、類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，這些均屬于非線性技術(shù)。這種線性技術(shù)和非線性技術(shù)的評價方式，能夠構(gòu)建科學(xué)的產(chǎn)品外形仿生設(shè)計評價體系和標(biāo)準(zhǔn)，這讓設(shè)計人員能夠從多層次開展設(shè)計評價工作[3]。

3 ?產(chǎn)品外形仿生設(shè)計發(fā)展趨勢

3.1 研究產(chǎn)品外形仿生設(shè)計規(guī)律

規(guī)律是事物的必然聯(lián)系，產(chǎn)品外形仿生設(shè)計是設(shè)計人員對自然的藝術(shù)表現(xiàn)方式，將自然形態(tài)轉(zhuǎn)換為社會形態(tài)，同時實現(xiàn)產(chǎn)品的商業(yè)駕駛和藝術(shù)價值，在有了規(guī)律的情況下，設(shè)計人員開展設(shè)計工作會更加順利，并且產(chǎn)品外形仿生設(shè)計規(guī)律研究已經(jīng)成為了重要研究內(nèi)容之一。當(dāng)前產(chǎn)品外形仿生設(shè)計規(guī)律主要指的是人與自然和諧發(fā)展，為此，設(shè)計人員需要基于自然界物質(zhì)和生物外形，將其與產(chǎn)品外形自然的聯(lián)合在一起，在滿足客戶需求的同時，體現(xiàn)尊重和保護(hù)自然的理念。此外，自然界本身在生態(tài)和諧維護(hù)方面的作用和過程，也十分值得設(shè)計人員借鑒和思考，自然已經(jīng)經(jīng)過了38億年的發(fā)展和變化，但是仍然保持的讓人驚嘆的生態(tài)自我修復(fù)功能;并且產(chǎn)品外形仿生設(shè)計靈感本身也來源于自然界，設(shè)計人員可以在設(shè)計過程中進(jìn)一步探索自然生態(tài)的發(fā)展規(guī)律。

3.2 進(jìn)行產(chǎn)品外形仿生設(shè)計創(chuàng)新

在產(chǎn)品外形仿生設(shè)計中，自然界物質(zhì)和生物外形和產(chǎn)品外形的結(jié)合情況，直接關(guān)系到了設(shè)計的效果和質(zhì)量，為此，設(shè)計人員需要加大對產(chǎn)品外形仿生設(shè)計創(chuàng)新方式的研究力度，同時綜合新型的知識和技術(shù)[4]。具體來講，產(chǎn)品外形仿生設(shè)計創(chuàng)新涉及到的內(nèi)容主要有：生物外形與產(chǎn)品外形關(guān)系建立、生物外形與產(chǎn)品外形特征融合模型建立、設(shè)計效果評價體系建立、智能化推理體系建立等。為此，設(shè)計人員需要為產(chǎn)品外形仿生設(shè)計工作提供創(chuàng)新環(huán)境，以此來提高設(shè)計效率。

3.3 與先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合

進(jìn)入到21世紀(jì)以來，產(chǎn)品外形仿生設(shè)計工作的技術(shù)水平開始迅速提高，同時產(chǎn)品方也對設(shè)計工作提出了更多要求，為此，設(shè)計人員需要將設(shè)計與先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，以此來完成生物外形特征提取、設(shè)計評價等工作。同時，大數(shù)據(jù)也讓設(shè)計人員意識到了數(shù)據(jù)和信息的價值，為此，設(shè)計人員可以通過人工智能技術(shù)來獲取數(shù)據(jù)和信息，進(jìn)而得到效果最好的設(shè)計方案。并且，隨著越來越多新型技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，能夠為產(chǎn)品外形仿生設(shè)計提供更加真實的設(shè)計環(huán)境，為設(shè)計和評價工作的進(jìn)行提供了便利條件。

4 ?結(jié)束語

仿生是人類學(xué)習(xí)自然的重要方式，仿生設(shè)計同時綜合了設(shè)計學(xué)知識和仿生學(xué)知識，但是又區(qū)別于這兩門學(xué)科，而同時具備商業(yè)價值、藝術(shù)價值、科學(xué)價值。產(chǎn)品外形仿生設(shè)計屬于仿生設(shè)計中的一種，指的是對產(chǎn)品外形進(jìn)行仿生設(shè)計，能夠應(yīng)用在實際產(chǎn)品設(shè)計工作中，還能夠應(yīng)用在設(shè)計教學(xué)中，來啟發(fā)學(xué)生的思維。

參考文獻(xiàn)：

[1]童晗笑，權(quán)威，任新宇.仿生設(shè)計方法在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀研究[J].藝海，2020（03）：70-71.

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[4]陸冀寧.動態(tài)仿生設(shè)計手法初探[J].包裝工程，2016（03）：176-177，186.