本站原创［摘 要］仿生在产品设计中,能够激发设计师的灵感,提供取之不尽的创造源泉.但在设计界,仿生设计似乎是依赖于所谓的“灵感”和“顿悟”,因此难免会陷入“创意可遇不可求的困境”.同时产品仿生设计陷入“形而上之”的俗套,在解决产品设计中的功能、结构、材料、文化象征等方面存在不足.就此从产品仿生创新机理、原则及策略途径的角度,对如何进行产品仿生设计提出一种清晰的思路和具体的方法.
［关 键 词］仿生设计仿生创新产品仿生设计
一、产品仿生设计
“仿生学”是1960年由美国斯蒂尔博士提出的从生物界发现原理来解决人类技术问题的一门综合性的交叉学科,是利用自然生物系统构造和生命活动过程作为技术创新设计的标准,有意识地进行复制,它使人类社会由向自然索取转入向自然界学习和创造世界的新纪元.
产品仿生设计核心目标是利用仿生学提升产品的综合品质,需要综合考虑产品外部系统中的环境因素、人机因素、市场经济因素和产品内部系统中的功能要素、结构要素、材料要素、界面要素、造型要素、色彩要素、文化情感要素等等.在产品仿生设计的概念设计阶段,如果没有一个科学、系统的指导方法,设计师很容易将思维放在单一角度去思考,特别是因为过多地考虑造型、色彩等因素而忽略其它因素.
二、产品仿生创新内涵
产品仿生创新是指在社会及市场需求指引下,通过有效的观察、研究和模拟自然界生物的各种特性,包括生物的功能结构、材料色彩、生态外形、情感文化因素、为产品设计提供新的思路和方法,产生有环保价值和市场价值的新技术、新产品的方法论.
三、产品仿生创新机理
相似类比产品仿生创新机理,指人们在进行产品创新时,将产品与相关生物进行类比,利用已有产品特征与生物功能的相似性,可得到新的产品创新思路或方案.人类大部分创新产生于相似类比,它是产品仿生创新的重要机理.比如从鸟的飞翔到飞机、飞艇和飞船设计,从人的行为到机器人设计等.
同理转换仿生创新机理,指将生物功能特征经过同理转换后,移植于创新体而得到新的创新.如在研制轮船、导弹等动力装置时,将海中极具流线结构的鱼类外形同理转换到产品设计,即可实现产品的仿生创新.
四、产品仿生创新原则
优先选择原则,在进行创新设计活动时,应首先确立向自然界生物学习的优先原则.因为生物在进化过程中采用了最为经济合理的模式,形成了最为完美的结构与性能,能够提供几乎全部人类需要的创新启示.
需求取向原则,创新设计与技术发明等之间的最大区别在于创新设计起于发明而止于消费,即创新设计必须要创造出具有市场价值的商品.所以,坚持需求取向原则意义重大,它体现出了创新固有的价值性与目标取向性.
近似选择原则,由于生物的功能、造构及行为极其复杂,而人类在产品仿生创新过程中还存在很多技术问题,因此我们不可能实现完全意义上的仿生创新,但只要选择部分功能或得到相关的创新启示后,也许就能实现我们所需的创新方案.
多生物组合原则,每一种生物物种的独特性质或功能在应用起来只是单一而片面的.在进行仿生创新时,应全面组合与创新主题相关的一类或一组生物体特殊性质或功能进行仿生创新,取得等于或优于生物原型的创新成果.
在产品仿生创新研究中,容易产生误导的是直接复制生物系统的某种功能、某种结构或某个细节,所以在产品仿生创新中要系统的理解生物的功能原理、工作机制以,实现以特定功能为仿生创新的中心目的.
五、产品仿生创新策略途径
在产品仿生创新中存在三类相关模型：生物体原型、生物系统描述模型和创新模型.其中生物体描述与转换模型是生物体原型与创新模型之间必不可少的映射转换相似度检测.具体来说,仿生创新步骤如图l所示.
产品的仿生创新,主要是指在市场需求导向下,利用仿生创新方法对产品进行的创新,该创新可以产生重要的使用及市场价值.主要途径方式为：
1.功能结构仿生创新：模拟生物机体内部结构和外部体现的功能时,可以研制出类似于生物体特征的具有高市场价值的仿生技术产品.铸造型砂专家秦升益在研究用国内硬度较低沙漠沙替时,受到了鸡蛋结构的启发,将沙漠沙进行高强度材料腹膜处理形成类似“鸡蛋壳”的结构,发明了性能优异的腹膜砂.
2.生态外形仿生创新：通过模拟生物机体外观生态形状,可以设计出具有生命力和环境适应能力的吸引眼球的创新形态产品.产品外形仿生创新方面可从具象和抽象仿生两方面着手,设计出比如各类飞行器、各类仿生物外形的建筑、类人机器、流线型产品等等.
3.材料色彩仿生创新：模拟生物体的有机材料和功能性色彩,能够产生性能优良具有特殊功能的产品,比如迷彩服装的保护功能和蛇体色的警告功能,仿生皮蜂窝支撑材料等等.
4.情感文化仿生创新：通过自然界中某一特定的生物形态的心理情感和审美反映的应用,使产品具有文化底蕴和某种文化特征,比如竹子在我国它具有有节、挺拔凌云的形态特征,笛子所表现出的声音不但曲律优美同时具有中国的文化情感特征.
六、结语
产品仿生创新设计不仅可以为产品提供先天性优势的功能解决方案,也可将绿色、环保、节约的生态理念带到新产品的开发与制造过程中,以丰富产品的精神与文化内涵,使产品变得更加人性化和情感化.通过对自然界的模仿设计而成的产品会唤起使用者对大自然的回忆,从而让产品成为牵系人类社会与自然的相似度检测,成为人类情感得以寄托的寓所.