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家电产品仿生设计

西京学院

本科毕业设计（论文）

家电产品仿生设计

院、系：

机电工程系

学科专业：

工业设计

学生：

学号：

070

指导教师：

2011年04月

家电产品仿生设计

摘要

本文是以仿生设计的发展趋势为出发点，对仿生设计概念以及仿生设计发展的背景、基础、现状和趋势进行阐述，对现代仿生设计的设计要素加以诠释，并结合现代仿生设计的经典案例对仿生设计进行了系统深入的探讨和研究。

结合仿生设计理论知识探讨设计过程中的思维方式和注意问题，并以生动的仿生设计的案例加以分析。

通过对仿生设计的产品、人、大自然之间相互协调关系，阐述仿生设计在现代社会中存在的重要意义。

最后通过分析国内家用电器的产品的现状、特点，找出家电仿生设计与人之间关系的切入点；并将研究的方法和结论知识运用到此次家用电器仿生设计应用的课题案例中，作为对仿生设计的尝试。

以期望通过对课题的研究，探索出对于家用电器进行仿生设计的具体方法，以期望对于仿生设计的产品正确表达，为今后在家用电器的仿生设计中提供理论依据和方法指导。

关键词:

仿生设计；家用电器；设计方法

APPLIANCEPRODUCTBIONICDESIGN

ABSTRACT

Thisisthetrendofbionicdesignforthestartingpoint,thebionicdesignconceptsandthedevelopmentofbionicdesignbackground,thefoundation,thestatusquoandtendencytoexpatiateonbymoderndesignfactorstobethebionicdesign,andcombiningmodernbionicdesignoftheclassiccaseofbionicdesignthesystemfurtherexploreandstudy.withthetheoryofbionicdesignknowledgeofthedesignprocesswayofthinkingandpayattentiontoproblems,andwithavividbionicdesignofthecasesanalysed.Ofbionicdesignproduct,harmonybetweenmanandnature,thebionicdesignrelationsinmodernsocietyisimportant.atlastbyanalyzingtheproductofdomesticelectricalappliances,andhishouseholdappliancesbionicdesignandtherelationsbetween；pointofentryandwillstudythemethodsandknowledgetotheconclusionofhouseholdappliancesbionicdesignapplicationofthecases,asofbionicdesigneffort.Toexpectthesubjectofresearch,findoutforthehouseholdofbionicdesignspecificwaystoexpectthebionicdesignoftherightofexpression,asinthehouseholdofbionicdesignprovidestheoriesandmethodsoftheguidelines.

keywords:

bionicdesign；household；design

第一章绪论

1.1课题背景

当今的信息时代，人们对产品设计的要求和过去不同，既注意功能的优良特性，又追求形态的清新、淳朴，同时注重产品的返朴归真和个性。

仿生设计，不但能创造出功能完备、结构精巧、用材合理、美妙绝伦的产品，同时还赋予产品形态以生命的象征，让设计回归自然，增进人类与自然统一。

随着现代科学技术的不断进步，人类也不断地向大自然学会了很多知识，并在学习的同时把大自然中不同的生物形态应用到不同方面的设计当中，来传达出人与自然和谐共存的思想，利用仿生这一原理来指导工业设计，便有了工业设计的一个分支—仿生设计。

人们利用仿生设计来阐述人与自然相协调，并把人类像大自然所学习的浓厚知识和丰富实践经验的积累反映到产品的设计当中，利用形态仿生设计、功能仿生设计、结构仿生设计、表面肌理和质感的仿生设计、语义功能仿生设计，这些具有活力的创新方法，让追求人性化的设计回归到了自然。

通过对大自然丰富的有机生命形态，来塑造产品设计的创新思路，从大自然精妙的有机生命形态中，获取灵感，以仿生的方式进行产品的创新设计。

此次选题就是从仿生设计的理念出发，通过对历史上的设计仿生和现代设计仿生的理解和分析，从而对家用电器的形态造型方面上进行仿生设计，实现人、机、自然的和谐仿生设计，在对仿生设计在家用电器设计上的应用中，强调仿生设计赋予家用电器产品的动态美，突出产品的个性，增加使用者与产品之间的精神互动，使家用电器的产品具有大自然带来的意象美和意蕴美。

产品的仿生设计不仅是一种设计风格，还是设计者表达自身的设计思想的一种方式。

这种设计是设计者对于大自然的理解而创新的一种理解，是反映使用者对于大自然的气息的向往，也是设计者本身的一种情感表达。

这种产品设计秉承了以往的设计理念，并将更多的回归自然的因素添加到了设计当中，让使用者更加能在喧哗的都市中体验到大自然带来的生机。

图1中日本设计师雅则梅田设计的玫瑰椅,通过采用玫瑰花花卉的造型和色彩,运用具象仿生的手法去重现自然的美,从而挖掘日本文化的根。

图2是菲利普·斯塔克设计的一个用来存放奶酪的容器,设计师为了将潜在的功能属性召唤出来,将其设计成“牛头”形态,暗示了这一产品的功能和奶牛的关系。

设计师用“牛头”部分形象来代替奶牛,而奶牛具产奶的特性,从而与容器存放奶酪的功能联系起来。

图1玫瑰椅Rosechair图2奶酪储藏器Cheesestoragebox

1.2课题研究现状

伴随着信息时代的步伐，社会进入了一种与以往工业经济形态截然不同的经济形态—知识经济。

当哲学家们提到“知识经济”这种社会形态的概念时，必然也会提到已经存在并正在发生的一系列词汇“知识经济—智识经济—体验经济”，以及未来会达到的“智慧经济”的经济形态。

之所以会有这样的预测，是因为知识是一种无形的、难以量化的，却又是无限发展的资源，知识成为实现目标的工具。

产品作为人类智慧的产物,是由若干个相互联系的要素构成的集合体,包括功能、结构、人因、形态、色彩及环境要素等。

所有这些要素不是各自独立的,而是一个相辅相成的统一整体。

如果说产品是功能的载体,形态则是产品与功能的中介,没有形态的中介作用,产品的功能就无法实现。

形态本身是一个具有意指、表现与传达等类语言功能的综合系统,因此形态可以传达产品的意义；此外，形态还可利用特有的感知力，通过类比、隐喻、象征等手法描述产品、诠释设计。

从产品自身的各要素来探究仿生设计的应用，相应地表现为对自然界万事万物的形、音、功能、结构等为研究对象，同时结合仿生学的研究成果，运用实例进行深入阐释，分析和探讨这新的设计方法和理念。

产品仿生设计为产品设计提供了新的思路和借鉴手法。

工业化给人类带来物质丰富的同时，也给我们的环境带来了巨大的负面影响。

人类无节制的掠夺资源，加剧了生态的恶化。

随着大自然一次次无情的报复，人类已经清醒地认识到目前的困境。

可持续发展观的提出，使我们又看到了未来的希望。

设计已经从现代主义冷漠中醒悟过来，重新又体会到自然的可贵。

回归自然，与自然和谐共存是新时期人们的美好理想。

仿生设计已成为当今一种非常有效的设计手段并散发

出独特的魅力。

与此同时，物质生活水平的提高使人们的消费观念产生了变化。

人们已不再仅仅满足产品的物质功能，而开始更多地关注和追求产品深层内涵，注重产品的个性特质和由此唤起的复杂心理感受，产品所传达出的“意义”成为产品设计的重要因素。

美国哈佛商学院海斯教授曾在年前就预言：

现代的企业靠价格竞争，明天将靠质量竞争，未来靠设计竞争！

在现实生活中，仍有许多设计师有很多很好的发明不能找到良好的合适的外观造型去实现它。

此时运用仿生学的原理，赋予产品一个形象的外观造型就是一个最好的选择，而且生活节奏的加快导致人们在产品的使用上越来越多地考虑到宜人性这种仿生形态的宜人性可使人与机器形态更加亲近并蕴含着生命的活力。

产品的功能是满足人们要求的物质核心，而产品的外型却是产品满足人们要求的精神核心。

所以设计师不断地在设计中做出适应的调整来满足人类需求的不断变化。

生物机体的构造不断地生长变化着，设计师不断地根据人类的物质和精神需求，利用生物形态中包含的创新点，从而使得人机相协调统一，不断调整其舒适性和宜人性，仿生设计的实质是对自然物的再创造过程，而不是简单的模仿，注重“神似”而非“形似”。

1.3课题研究的目的和意义

在科学技术飞速发展的今天，学习和利用自然界生物的外观形态，已经成为技术革新的一个新方向。

形态仿生设计的产品在现代快节奏的生活中能够满足人们情趣性的表达和精神上的需求，研究形态仿生设计产品的发展趋势已显得非常重要。

自然界的生物形态永远是设计创新的源泉。

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和思考，仿生设计将是工业设计的潮流和趋势，也是保持生态环境的可持续发展的方向。

仿生设计学,亦可称之为设计仿生学（DesignBionics）,它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，主要涉及到数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科。

仿生设计学研究范围非常广泛，研究内容丰富多彩，特别是由于仿生学和设计学涉及到自然科学和社会科学的许多学科，因此也就很难对仿生设计学的研究内容进行划分。

针对仿生设计的研究，是通过对于仿生设计的意义来实现仿生设计的家用电器产品与人们的生活活动环境相协调统一，使人们从“城市”环境的感受中回归“自然”环境的感受，打破现代家用电器原来的几何线条，通过有生命力的线条或者形态，赋予家用电器“动”态的感受。

让生活更具有生机，更具有浓厚的生命力气息。

仿生设计就是通过有机生命形态中，获取的灵感，强调了产品的动态美，突出产品的独特个性，增加了人与产品之间的精神互动，使得产品具有意象美和意蕴美，满足人们情趣性的表达和精神上的需求，是人们对于积极向上的生活的集中体现。

通过仿生设计的产品形态，以其生物的自然形态，直接冲击人们的视觉，给人以更加直观、亲近、美好、可爱的感觉，特别是在重视环境保护的今天，产品的形态仿生设计显得尤为重要。

大自然中有着极为丰富的生物形态、结构、生理反应以及各种生物活动现象，人类在漫长的生活实践中，从这些生物中受到了极大的启发，获得了极为宝贵的经验，创造出许多惊人的设计。

人们利用仿生原理来指导工业产品设计已经成为产品设计中的一个分支──仿生设计。

仿生设计也不是纯技术设计，它是开创发展产品设计的新途径、新源泉、新方法、新思路。

如图3蛋这种

自然形态给人憨态可拘的视觉感受,其椭圆的造型具有简洁流畅的线条美感,浑圆的外观给人“柔和”、“饱满”的心理感受及浑厚可爱、俏皮、简洁利落的审美感受,久而久之这蛋外形就形成代表可爱、俏皮、简洁利落的审美体验。

这些代名词是对蛋型内在本质属性的提炼,是人们在生活中与它们不断接触后产生的认识观,而后成为大家约定成俗的语言符号,形成共同的审美经验。

当其运用于设计中,就因熟悉而很容易唤醒使用者的独特的情感,唤醒他们曾有的审美体验,产生准确识别从而引起共鸣,达到事半功倍的效果。

图3蛋椅Eggtypechair

第二章仿生设计分析

2.1仿生设计的概念

仿生设计学,亦可称之为设计仿生学（DesignBionics）,它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，主要涉及到数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科。

仿生设计学研究范围非常广泛，研究内容丰富多彩，特别是由于仿生学和设计学涉及到自然科学和社会科学的许多学科，因此也就很难对仿生设计学的研究内容进行划分。

就仿生设计的设计形态语意来讲是一种人性化的设计,在设计中全面考虑到了人的物质以及精神需求,将生态观念巧妙地导入到设计过程当中从而创造出一种具有生命意义的栩栩如生的形态语义,使人们从心理上接受它。

而且通过仿生特别是对人体本身的仿造进行设计,可以达到产品形态与人亲和的效果,能更准确地表达产品的功能,便于产品与人之间良好的沟通。

尤其在当今的信息化时代,人们对产品的要求越来越高,他们不再满足于过去简单的单一的功能设计领先,而转向了追求产品外观的清新、自然、淳朴,注重返璞归真以及情趣化的设计。

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,体现人类特定的观念和情感。

由此可见，在产品设计中，虽然仿生设计包括形态仿生设计、结构仿生设计、功能仿生设计、色彩仿生设计和材质仿生设计等。

然而，通过形态仿生设计出的产品形态，以其生物的自然形态，直接冲击人们的视觉，给人以更加直观、亲近、美好、可爱的感觉。

特别是在重视环境保护的今天，产品的形态仿生设计显得尤为重要。

形态仿生设计，是指将生物的形态设计成产品的形态特征，并进行必要的抽象、演变、提炼、升华，使形态既脱离了纯自然形，又保留了其形态实质，带有一种联想和暗示的感情表现。

2.2仿生设计的主要内容

仿生设计学是仿生学与设计学互相交叉渗透而结合成的一门的边缘学科，其研究范围非常广泛，研究内容丰富多彩，特别是由于仿生学和设计学涉及到自然科学和社会科学的许多学科，因此也就很难对仿生设计学的研究内容进行划分。

这里，我们是基于对所模拟生物系统在设计中的不同应用而分门别类的。

归纳起来，仿生设计学的研究内容主要有：

　　1、形态仿生设计学研究的是生物体和自然界物质存在（如日、月、风、云、山、川、雷、电等）的外部形态及其象征寓意，以及如何通过相应的艺术处理手法将之应用与设计之中。

是在对自然生物体所具有的典型外部形态的认识基础上，寻求对产品形态的突破和创新，强调对生物体外部形态特征的概括、提炼与人的审美需求的表现。

　　2、功能仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的功能原理，并用这些原理去改进现有的或建造新的技术系统，以促进产品的更新换代或新产品的开发和改进。

3、视觉仿生设计学研究生物体的视觉器官对图象的识别、对视觉信号的分析与处理，以及相应的视觉流程；他广泛应用与产品设计、视觉传达设计和环境设计之中。

色彩和质感不仅仅是一种视觉和触觉的表象，更代表某种内在的功能需要，在产品设计中加以模拟，可以增强产品形态的功能意义和鲜明的个性特征。

4、结构仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的内部结构原理在设计中的应用问题，适用与产品设计和建筑设计。

研究最多的是植物的茎、叶以及动物形体、肌肉、骨骼的结构。

通过对自然生物由内向外的结构特征的认知，结合不同产品概念和设计目的进行设计创新，使产品具有合理而有自然美感的特征。

5、语义功能的仿生，意象是人类在认识自然的经验和情感积累的过程产生的，在产品设计中运用生物意象对表达产品的语义和文化特征具有重要意义。

2.3仿生设计在产品设计中的应用

在产品设计中，我们设计的对象是产品，设计的目的却是人。

也就是说，无论我们设计什么样的产品最终都是为了满足人们的需求：

设计是人为的设计，设计也是为人而设计的。

人的需求在产品设计中具有重要的作用：

“需求是发明之母。

”人类的造物行为是在人的需求基础上产生的必然的行为。

而人类的需求大体有两个大的方向：

一个是物质需求（功能）；一个是精神需求（外观）。

国际工业设计协会联合会（ICSID）前主席亚瑟普洛斯说“工业设计是满足人类物质需求和心理欲望的富于想象力的开发活动。

”设计的灵魂是创新，是超前。

工业设计的核心是产品设计，而产品设计的核心是产品创新。

随着科学技术的飞速发展和人们生活方式、价值观念的不断变化以及对生活质量需求的不断提高，人们对各种赖以生存的产品也提出了更高的要求。

就仿生设计的设计形态语意来讲是一种人性化的设计，在设计中全面考虑到了人的物质以及精神需求，将生态观念巧妙地导入到设计过程当中从而创造出一种具有生命意义的栩栩如生的形态语义，使人们从心理上接受它。

而且通过仿生特别是对人体本身的仿造进行设计，可以达到产品形态与人亲和的效果，能更准确地表达产品的功能，便于产品与人之间良好的沟通。

因为在几乎所有的设计中,大自然都赋予了人类最强有力的信息,形态仿生对探索现代生态设计无疑是一面新的旗帜。

首先,形态仿生的宜人性可使人与机器形态更加亲近,在生态设计的灵活性和适应性上最大限度地满足个性需求;其次,形态仿生蕴含着生命的活力,生物机体的形态结构唤起我们珍爱生活的潜在意识,在这种美好和谐的氛围下,人与自然融合、亲近,使人感到幸福与满足;第三,形态仿生的奇异性丰富了设计的形式语言。

动物与植物丰富的形体结构、多维的变化层面、巧妙色彩装饰和图形组织以及它们的生存方式、肢体语言、声音特征、平衡能力为我们形态设计提供了新的设计方式和新的启示。

2.4情感要素

长期以来，人们生活在复杂的自然环境当中，接触到各种各样的事物后，人们自然就会对事物的形态、色彩、质感等产生一种先入为主的认识观，久而久之，某些事物的特点就会具有广泛的意义，成为约定格式的符号。

美国学者赫伯特．西蒙提出：

设计是人工物的内部环境（人工物自身的物质和组织）和外部环境（人工物的工作或使用环境）的相互接合。

这种接合是围绕人来进行的。

“人”是设计的一个方面是设计的主体和设计服务的对象，而作为“产品”则是设计的直接对象。

我们设计一个产品不能单一的只考虑产品本身，当我们看见一件产品时它带给我们的不仅仅是使用功能、所用材料以及形态外观，也包含着对传统思考、文化理喻、科学观念等的感觉和认知。

任何一件产品的内容，都必须超出产品中所包含的那些表象。

观念和情感是一个产品在设计时就要考虑的，他如何传递给人，取得与人的感情共鸣。

这种感受的传达存在着确定性与不确定性的统一。

情感把握在于深入目标对象的使用者的感情，而不是个人的情感抒发。

则仿生性设计侧重于用自然物的形态、色彩、肌理等引发心理情感，体现大自然和谐与共生的精神哲学，它反映着设计与人的关系。

尤其在当今的信息化时代，人们对产品的要求越来越高。

他们不再满足于过去简单的单一的功能设计领先，而转向了追求产品的外观的清新、自然、淳朴，注重返朴归真以及情趣化的设计。

注重了精神的追求，而仿生性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体现人类特定的观念和情感。

如图2.2是意大利阿莱西公司设计的水壶，壶嘴处被设计成小鸟的形状，当开水沸腾时水壶就会发出小鸟的叫声，设计师把大自然中富有生命意义的造型元素运用到设计中来，使用户在使用产品的过程中感受到来自大自然的气息。

图2.3三支尖锐长脚上面安置一颗大大的头，这个看起来像一个逗趣的外星人的家伙，还真让人一时摸不着头绪。

被誉为设计界鬼才的法国设计师PhilippeStarck说，“市面上是有一种更好的机器，但是这一款JuicySalif除了可以压柠檬之外，还能放在那儿等着用来打开话匣子”这支外星人榨汁器利用三角力点原理，让三支脚站立达到了设计高端，并充满奇特诡异，让人绝对想像不到它居然是款榨汁器。

这个创意大胆前卫、轨迹惊奇的设计是历史性的佳作，也体现出了仿生设计创意带来的经典感受。

图2.2阿莱西的水壶图2.3外星人榨汁器

canteenbyAlexiJuicySalif

2.5色彩要素分析

2.5.1色彩与形态

色和形式作为能满足视觉职能的两种现象，它们都有自己的表情方式，都能被视为一种工具来发散信息。

形表达信息的直接与准确是色无法比及的，例如人的面孔、人的手印或是我们书写的文字等等；而色彩表情的丰富与神采又是形所望尘莫及的，我们可以回味蝴蝶的翅膀、孔雀的尾翼和山花的烂漫，活是那明亮炫目的夏日、遍地金叶的秋天以及白雪皑皑的冬日所带给我们的色彩感受，换言之，色和形之间是无法相互取代的，“形状好比是富有气魄的男性，而色彩好比是富有诱惑力的女性”。

此外，形与色还如同形与影，是一个不可分离的整体。

有形就有色，色彩既可以传递信息、又蕴涵寓意，是消费者确认产品价值的重要因素之一。

对于产品的功能和形态，人们的知觉行为往往是更趋于理性接受，而对色彩的选择是出于本能与直觉，是多感性的。

另外，我们对某一产品形态的感受和理解会受到其色彩变化的很大影响，同一形态可能由于色彩因素产生完全不同的视觉感觉，也可能因此带来产品畅销和滞销的天壤之别。

任何产品为了推销，必须引人注目，在这方面，色彩起着比外形更强、更直接、更快速的作用。

因此，在产品设计中，色彩扮演的角色格外重要，无法替代。

2.5.2色彩和设计

在交流过程中使用者对于产品了解的主要渠道来自与听觉和触觉，在这里消费者在选择产品时往往受到七秒钟定律的影响—那就是当人们面对琳琅满目的商品时，人们只需要七秒钟的审视就可以确定对这些产品是否感兴趣。

而在这短短的七秒钟内，色彩的作用占到67％，由此可以看出色彩在产品设计中占有很重要的地位。

色彩牵涉的学问很多，包含了美学、光学、心理学和民俗学等等。

心理学家近年提出许多色彩与人类心理关系的理论。

他们指出每一种色彩都具有象征意义，当视觉接触到某种颜色，大脑神经便会接收色彩发放的讯号，即时产生联想，例如红色象征热情，于是看见红色便令人心情兴奋；蓝色象征理智，看见蓝色便使人冷静下来。

经验丰富的设计师，往往能通过色彩的运用，勾起一般人心理上的联想，从而达到设计的目的。

但心理学家也留意到，一种颜色通常不只含有一个象征意义，正如上述的红色，既象征热情，却也象征了危险，所以不同的人，对同一种颜色的密码，会做出截然不同的诠释。

除此之外，个人的年龄、性别、职业、他所身处的社会文化及教育背景，都会使人对同一色彩产生不同联想。

例如在中国，红色和黄色分别代表喜庆和富贵，这多少和中华民族发源于黄土高原有点关系，而伊斯兰地区却把黄色作为死之色蓝色在埃及往往是被用来形容恶魔的色彩。

产品中色彩很重要但是一个设计的真正灵魂还是来自设计师的创意。

没有意念的色彩设计，无异于一具空有漂亮外表的躯壳，在最初目睹的一刻，或会吸引住周围的目光，但观众能否长期记得这个设计，却很成疑问。

只有把创作意念融入色彩设计中，整个设计才有灵魂，那些颜色才晓得向观众传情达意。

2.6材质要素分析

2.6.1材料和质感

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类社会发展至今的不可或缺的重要元素。

材料的种类很多，随着人类科技的进步，大量新材料被发明创造出来，运用到我们的生产生活之中。

产品的设计离不开材料，材料为设计提供最为基本的起点。

材料因种类的不同而具有不同的物理化学特性，在设计中必须充分考虑到材料的差异性。

质感是指材料的纹理、色泽、肌理和质地带给人视觉或触觉上的感觉。

2.6.2材