鯨魚仿生設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用推廣

◎?qū)O雅文 姜智馨 穆 童

（中國(guó)美術(shù)學(xué)院 浙江 杭州 310002；青島大學(xué) 山東 青島 266072）

一、仿生設(shè)計(jì)概述

（一）研究?jī)?nèi)容

研究?jī)?nèi)容：以鯨魚作為仿生產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)象的原因和特殊性、如何把生物體的形態(tài)特征和象征寓意與產(chǎn)品藝術(shù)設(shè)計(jì)相結(jié)合，以及仿生產(chǎn)品設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等。

（二）研究方法

研究方法：市場(chǎng)調(diào)研，分析市面上的仿生產(chǎn)品功能及造型，明確設(shè)計(jì)定位，并繪制，分析草圖，從中選出最佳方案，根據(jù)既定方案重新定位并再次繪制和優(yōu)選草圖，確定最終方案。

（三）課題背景

仿生學(xué)，該詞匯最早出現(xiàn)于1960年，是工程上實(shí)現(xiàn)并有效地應(yīng)用生物功能的一門學(xué)科，而仿生產(chǎn)品設(shè)計(jì)的出現(xiàn)無疑是將仿生學(xué)和藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)相融合，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)與藝術(shù)的結(jié)合，傳統(tǒng)和現(xiàn)代的碰撞以及人與自然和和諧相處、互惠互利，符合藝術(shù)設(shè)計(jì)的美學(xué)原則。

隨著人民的物質(zhì)生活水平極大提升，同時(shí)，人們對(duì)精神生活的需求隨之也越來越強(qiáng)烈?，F(xiàn)代社會(huì)的快節(jié)奏生活不斷要求工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品能夠富有人情味，而不僅僅只是冷冰冰的現(xiàn)代工業(yè)品。因此，“人性化”設(shè)計(jì)理念備受消費(fèi)者推崇，而仿生設(shè)計(jì)也正是基于其自然趣味和情感共鳴所賦予的人性化而逐漸流行。

（四）選擇鯨魚作為仿生設(shè)計(jì)的獨(dú)特意義

在古人眼中，鯨魚是一種充滿神秘的龐然大物。古人對(duì)于鯨魚的認(rèn)識(shí)由來已久，鯨魚因其體型巨大，甚至長(zhǎng)期在古代社會(huì)被敬若神明。鯨魚有許多“超能力”，值得人類向它學(xué)習(xí)。例如，聲吶技術(shù)就是人類在模仿和研究鯨魚和海豚的生理結(jié)構(gòu)后發(fā)明的，但由于自然環(huán)境逐漸惡化和人類的大肆捕殺等問題，有些鯨類已瀕臨滅絕。專家分析，鯨魚集體自殺的原因之一就是人類排放有毒物質(zhì)所致[1]。因此，以鯨魚為仿生設(shè)計(jì)研究對(duì)象，不僅能夠吸收鯨魚的生理優(yōu)勢(shì)以融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品更具趣味性，而且還能引發(fā)人類的深思，從而思考如何加強(qiáng)保護(hù)對(duì)以鯨魚為代表的大自然。

二、仿生設(shè)計(jì)現(xiàn)狀調(diào)查

（一）仿生設(shè)計(jì)類型

仿生類型可分為造型、功能、質(zhì)感肌理、情感、趣味、直覺仿生設(shè)計(jì)[2]。這幾種類型為開展仿生設(shè)計(jì)的美學(xué)原理及審美原則提供了不同的分析視角?，F(xiàn)代在的仿生設(shè)計(jì)不僅是簡(jiǎn)單的模擬動(dòng)物的外表，而是在快速發(fā)展的科技中，設(shè)計(jì)者融入自己的設(shè)計(jì)思路、美學(xué)觀念，貫徹人性化與保護(hù)自然的新設(shè)計(jì)理念。

（二）仿生設(shè)計(jì)產(chǎn)品的市場(chǎng)反響

隨著人性化設(shè)計(jì)的普及和人機(jī)工學(xué)的快速發(fā)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)的仿生設(shè)計(jì)產(chǎn)品已涉及到不同領(lǐng)域。新的技術(shù)和材料賦予仿生設(shè)計(jì)產(chǎn)品以全新活力，使產(chǎn)品不僅限于模仿自然生物的體態(tài)，而是進(jìn)一步通過藝術(shù)設(shè)計(jì)展開新的研究。由于仿生設(shè)計(jì)產(chǎn)品的外形獨(dú)到美觀，且容易讓消費(fèi)者產(chǎn)生情感共鳴，因此日益受到消費(fèi)者的喜愛。

三、設(shè)計(jì)定位

（一）設(shè)計(jì)思路

在堅(jiān)持人與自然統(tǒng)一、以人為本的設(shè)計(jì)原則下，經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研、產(chǎn)品調(diào)查、消費(fèi)者定位分析后，以及通過研究仿生設(shè)計(jì)的歷史及案例和鯨魚的形態(tài)特征、行為特征、性格特征，從文化含義提取出關(guān)鍵詞，并將其形態(tài)進(jìn)行二維簡(jiǎn)化、三維轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步考慮到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)用性和造型性。

（二）設(shè)計(jì)概念

鯨魚椅的設(shè)計(jì)是從鯨魚的性格特征以生活方式中提取并融入了一個(gè)重要的概念，即“母愛”。智能伴睡機(jī)器人的設(shè)計(jì)出于人們?cè)谏鐣?huì)壓力下導(dǎo)致的社會(huì)焦慮的考量，在設(shè)計(jì)中加入了“音樂”元素，以達(dá)到撫慰人心的效果。由于夏天的時(shí)候天氣比較炎熱，所以在夏季進(jìn)行BBQ活動(dòng)的時(shí)候，篝火會(huì)增加參與者的炎熱感，這樣就產(chǎn)生了設(shè)計(jì)沙灘照明燈具的需要。

（三）功能定位

除能滿足仿生產(chǎn)品造型的獨(dú)特性外，同時(shí)，需能達(dá)到產(chǎn)品功能的實(shí)用性。鯨魚椅和智能伴睡機(jī)器人都能滿足人的日常需求，而沙灘共享燈雖然屬于共享用品，但仍有利于個(gè)人使用，所以這幾款產(chǎn)品的功能都定位在能滿足人的基本生活?yuàn)蕵贰?/p>

（四）消費(fèi)者定位

鯨魚椅：設(shè)計(jì)主要針對(duì)親子關(guān)系，“母愛的”設(shè)計(jì)理念更容易吸引到家庭消費(fèi)者，適用群體不局限于親子間。

智能伴睡機(jī)器人：睡眠不足時(shí)需要檢測(cè)、入睡困難時(shí)需要音樂放松，適用于喜愛聽音樂入眠的人群。

沙灘共享燈具：由于是共享產(chǎn)品，所以更適合集體出游的人群。

四、設(shè)計(jì)對(duì)象分析

（一）消費(fèi)者的期望分析

實(shí)用性：實(shí)用性是作為工業(yè)設(shè)計(jì)產(chǎn)品中極為重要的一項(xiàng)要素，大部分消費(fèi)者都注重所購(gòu)產(chǎn)品的實(shí)用性。

性價(jià)比：高性價(jià)比的家居產(chǎn)品在電子產(chǎn)品市場(chǎng)中具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，物美價(jià)廉的商品更易受到消費(fèi)者青睞

使用年限：需符合國(guó)家家具、電子產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)使用壽命。

安全性：產(chǎn)品的安全性應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

環(huán)保：隨著人類保護(hù)環(huán)境意識(shí)提高，消費(fèi)者更傾向于購(gòu)買環(huán)保商品。

（二）消費(fèi)者的需求分析

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們?cè)絹碓街匾暆M足精神需求。因此在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，應(yīng)該重視產(chǎn)品是否真正能符合消費(fèi)者需求，摒棄多余功能，設(shè)計(jì)出實(shí)用、功能性強(qiáng)的產(chǎn)品，并將現(xiàn)代化設(shè)計(jì)理念融入其中。

五、產(chǎn)品思考

（一）文化思考

仿生設(shè)計(jì)學(xué)是以仿生學(xué)為基礎(chǔ)，其理念及設(shè)計(jì)過程都具有很強(qiáng)的藝術(shù)性、科學(xué)性[3]。以鯨魚作為仿生設(shè)計(jì)對(duì)象，具有其獨(dú)特意義。

在中國(guó)，很早以前古人就對(duì)鯨魚有過大量的描述。如《古今注》《莊子》《漢書》等著作都有相應(yīng)的描述[4]。在西方，最早與鯨相關(guān)的故事是《圣經(jīng)》里對(duì)約拿的記載。中世紀(jì)時(shí)期，對(duì)鯨魚的記載見于斯堪的納維亞和冰島的文獻(xiàn)，最重要的一部，當(dāng)屬13世紀(jì)中葉的《王室寶鑒》。

由此可見，東西方對(duì)于鯨魚的認(rèn)識(shí)都是非常早的，并且人類還為鯨魚的龐大體型賦予了一種神秘感，因此鯨魚有著很深厚的文化歷史內(nèi)涵和很強(qiáng)的可利用性。

（二）造型思考

鯨魚椅：在鯨魚的種類中，母鯨生育一只幼鯨需要很長(zhǎng)時(shí)間，有些種類甚至需要超過1年，這在動(dòng)物界中并不多見。在母鯨懷孕期間，母鯨和小鯨魚之間會(huì)建立一種緊密聯(lián)系，與人類非常相似，所以可以把母鯨和小鯨魚之間的母愛元素融入到親子椅的設(shè)計(jì)中。

鯨目體長(zhǎng)1～30余米，體型龐大。所以在設(shè)計(jì)親子椅的體型上，可效仿借鑒，可以讓使用者感受到作為鯨魚仿生產(chǎn)品所特有的包容、溫馨感。不僅可讓孩子感受到母親的陪伴感，而且還給予家長(zhǎng)安全感。椅子邊緣的線條是圓潤(rùn)的流線型，摒除了傳統(tǒng)椅子的尖銳棱角，不僅在形象上顯得更加溫柔可親，更適用于孩子，提升產(chǎn)品使用的舒適感。

智能伴睡機(jī)器人：由于鯨魚的體態(tài)可愛、線條流暢，所以可將鯨魚的外形線條加以改善，設(shè)計(jì)成Q版的鯨魚形象。機(jī)器人形態(tài)憨態(tài)可掬，孩子會(huì)更加喜歡這樣的產(chǎn)品，就連成年人也會(huì)愛不釋手。

沙灘共享燈：在設(shè)計(jì)過程中，同樣抓住“龐大的”這一從鯨魚中提煉出的關(guān)鍵詞，使燈具既能有大的照明范圍，又能夠方便參與者的使用。其靈感來源于偶然間看見的Halley戶外照明燈，采用鯨魚魚骨作為沙灘燈具的造型，一方面契合海灘主題，另一方面又能提醒人類保護(hù)動(dòng)物、愛護(hù)大自然。

（三）功能思考

鯨魚椅：能夠提供一個(gè)比較舒適的空間，給親子間活動(dòng)的鯨魚椅，可供父母和小孩一起對(duì)坐使用，父母在休息娛樂時(shí)還能夠看管孩子。

智能伴睡機(jī)器人：鯨魚每年進(jìn)行有規(guī)律的南北洄游，它們的游泳速度較慢，常發(fā)出類似“唱歌”的聲音，而且歌聲中敲擊音與純正音的比例與西方交響樂的比例非常相似。這種龐然大物至少能夠發(fā)出7個(gè)八度音階的音，并且是按照一定的節(jié)拍、音階長(zhǎng)度和音樂短語來歌唱，此外，它們還會(huì)“藝術(shù)交流”[5]。

由于現(xiàn)代人在工作時(shí)的交流、睡眠時(shí)長(zhǎng)和質(zhì)量均有所下降，所以在智能化陪伴機(jī)器人的時(shí)候加入“音樂”元素，既能舒緩心靈，又可以供孩子娛樂和哄孩子入睡。同時(shí)，也能在不知不覺中監(jiān)測(cè)睡眠情況，有效記錄睡眠質(zhì)量，然后根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整睡眠。

沙灘共享燈：白天時(shí)可以通過太陽(yáng)能進(jìn)行充電，這樣能夠有效節(jié)省能源，防止浪費(fèi)。鯨魚魚骨沙灘燈具的骨頭設(shè)計(jì)為可拆卸式，晚上時(shí)可以直接把鯨魚的魚骨拆下來幾根，把魚骨插到沙灘中做照明使用，這樣就可以根據(jù)使用者的需求，通過拔下肋骨的數(shù)量以改變周圍環(huán)境的亮度，可以很好地解決夏日夜晚使用篝火導(dǎo)致的炎熱問題。

（四）材料應(yīng)用思考

考慮使用亞克力和ABS工程塑料，硬度足夠，耐久性好，且抗老化，還能采用注塑或熱壓成型的工藝，方便制作出流暢的曲面。此外應(yīng)注意鯨魚椅和伴睡機(jī)器人屬于室內(nèi)家具，沙灘共享燈屬公共設(shè)施，應(yīng)選取更抗老化、堅(jiān)固的材料，可考慮鋼鐵外殼等金屬材料。

（五）產(chǎn)品種類思考

從仿生設(shè)計(jì)產(chǎn)品的創(chuàng)新到智能家具的公共設(shè)施，產(chǎn)品的體積不同，種類廣泛。同樣是從鯨魚的形態(tài)仿生出發(fā)，依據(jù)產(chǎn)品新質(zhì)程度劃分，鯨魚椅是在椅子基礎(chǔ)上的交互改進(jìn)，為改進(jìn)型新產(chǎn)品；智能伴睡機(jī)器人屬于結(jié)合睡眠質(zhì)量檢測(cè)功能與音響功能的小型智能家具，也屬于改進(jìn)型新產(chǎn)品；而沙灘共享燈是針對(duì)沙灘夜晚無照明設(shè)備而提出的可行性解決方案，因此屬于新式產(chǎn)品，是針對(duì)沿海地區(qū)的產(chǎn)品。

（六）色彩運(yùn)用思考

鯨魚椅：采用粉色為主的配色，用白色和粉色搭配起來，更加符合“親子”主題，營(yíng)造出安靜愉悅的家庭氛圍。

智能伴睡機(jī)器人：依據(jù)仿生鯨魚出水的形態(tài)而來，白色為胸腹部分，彩色為頭部背部。以銀白色作為統(tǒng)一色使得產(chǎn)品更具科技感，局部配色上，淺紫色給人以夢(mèng)幻祥和、淺藍(lán)色給人以鎮(zhèn)定沉靜、淺粉色給人溫和優(yōu)雅、淺綠則給人以清新舒爽之感。產(chǎn)品統(tǒng)一采用淺色系，力求在人進(jìn)入夢(mèng)香前，使產(chǎn)品與床之間的搭配顯得更自然。

沙灘共享燈：將漸變色加入設(shè)計(jì)中，由橘黃色漸變到粉紫色，正巧是傍晚黃昏日落的色彩，銀白色是皓月映于海洋，在不打破沙灘整體美觀風(fēng)景的同時(shí)，為沙灘提供夜晚的供明設(shè)備，除此之外，還有更多配色方案可供選擇，以充分滿足個(gè)性化需求。

六、設(shè)計(jì)圖的分析及最終方案選定

（一）草圖分析

以下是設(shè)計(jì)草圖方案（如圖1、圖2、圖3所示）：

圖1 仿生鯨魚椅設(shè)計(jì)草圖

圖2 沙灘共享燈設(shè)計(jì)草圖

圖3 智能伴睡機(jī)器人設(shè)計(jì)草圖

以下是仿生形態(tài)的轉(zhuǎn)化（如圖4所示）：

圖4 仿生形態(tài)的轉(zhuǎn)化

（二）選定方案分析

鯨魚椅：不選用塌陷的弧面形態(tài)，而選取科技感更強(qiáng)、整體感更高、曲線更為流暢的設(shè)計(jì)方案（圖5）。

智能伴睡機(jī)器人：不使用形似大白（電影《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》中的卡通形象）或者俄羅斯套娃的外形，而是在頂部制造一個(gè)流暢的漸變下陷曲面，使曲面不再單一，不僅結(jié)構(gòu)更具有層次感，而且足夠親切人性化（圖6）。

圖7 沙灘共享燈

沙灘共享燈：整體采用貼近鯨魚骨骼的設(shè)計(jì)方案，警示人們保護(hù)海洋生物。一塊骨頭對(duì)應(yīng)一個(gè)骨節(jié)，方便燈具借取與回收（圖7）。

七、結(jié)語

此次設(shè)計(jì)過程中始終貫徹以“人”為核心的原則，同時(shí)盡量滿足裝飾性與功能性的統(tǒng)一，因此該設(shè)計(jì)的使用受眾面較廣，仿生設(shè)計(jì)應(yīng)從消費(fèi)者的實(shí)際需求出發(fā)，力求產(chǎn)品能夠覆蓋廣大消費(fèi)者群體并真正做到以人為本。

圖5 鯨魚椅

圖6 智能伴睡機(jī)器人