仿生设计理解与作业

仿生设计的发展历史
相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢 氏模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害； 四千多年前，我们的祖先“见飞蓬转而知为 车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子， 做有装成轮子的车。古代庙宇中大殿之前的 山门的建造，就其建筑结构来看，颇有点像 大象的架势，柱子又圆又粗，仿佛像大象的 腿。
仿生设计形式
仿生设计形式
抽象的仿生形态具有以下特征：
---形态高度的简化性和概括性 ---形态丰富的联想性和想象性 ---同一具象形态的抽象形态的多样性
仿生设计形式
2、功能的仿生
人们发现，动植物的某些方面的功能， 实际上远远超越了人类自身在此方面的科技 成果。生存在自然界中的各种各样的动植物 能在各种恶劣复杂的环境中生存与运动，这 是因为其运动器官和形体与恶劣复杂环境斗 争进化的结果。植物和动物在几百万年的自 然进化中，不仅完全适应自然，而且其进化 程度接近完美。今天，我们生活在科学技术 飞快发展的时代，学习和利用生物系统的优 异结构和奇妙的功能，已经成为技术革新和 技术革命的一个新方向。
1.形态的仿生 2.功能的仿生 3.结构和材料的仿生 4.综合仿生设计
仿生设计形式
1.形态的仿生--具象形态的仿生
具象形态是透过眼睛构造以生理的自 然反应，诚实地把外界之形映入眼睛膜刺 激神经后感觉到存在的形态。它比较逼真 的再现事物的形态。由于具象形态具有很 好的情趣性、可爱性、有机性、亲和性、 自然性，人们普遍乐于接受，在玩具、工 艺品、日用品应用比较多。但由于其形态 的复杂性，很多工业产品不宜采用具象形 态。
仿生设计形式
仿生设计形式
1.形态的仿生--抽象形态的仿生
抽象形态是用简单的形体反映事物独 特的本质特征。此形态作用于人时，会产生 “心理”形态，这种“心理”形态必需生活 经验的积累，经过联想和相象把形浮现在脑 海中，那是一种虚幻的，不实的形，但是这 个形经过个人主观的喜怒哀乐联想所产生的 形变化多端、色彩丰富，这与生理上感觉到 的形大异起趣。
在自然界，我们发现很多高度复杂 的中空结构，重量保持最轻，却有出色 的韧性和强度，这些正是汽车生产需要 的特性。于是，鸟类的羽毛骨质，螃蟹 、蜘蛛等的壳就成为我们研究自然界的 原型。
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鱼、海豚、企鹅——流线品质的最佳化
宝马的H2R氢燃料汽车最高时速达300.175 公里。无庸置疑，发挥到极至的空气动力学是 实现这一高速的关键因素。宝马H2R外型和设 计的灵感来自海豚和企鹅的低阻身材。圆鼓的 前脸、收起的尾部，极小的正锋面，成就了其 0.21的阻力系数。而球的阻力系数则是0.50。
我国古代劳动人民对水生动物——鱼类的 模仿也卓有成效。通过对水中生活的鱼类的 模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船 体，仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹， 由此取得水上运输的自由。后来随制作水平 提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外 形的影响。还有古代水战中使用的火箭武器 “火龙出水” 。
仿生设计形式
仿生设计
仿生设计的基本概念
• 仿生设计学是以自然界万事万物的 “形”、色”、音”、“功能”、 “结构”等为研究对象，有选择地在 设计过程中应用这些特征原理，为设 计提供新的思想、新的原理、新的方 法和新的途径。
• 师法自然的仿生设计是一种重要的设 计方法。建构人与机器、生态自然与 人造自然之间的高度和谐，是仿生设 计的主要目标。
仿生设计形式
根据蛙眼原理，科学家利用电子技术制 成了雷达系统，能准确快速地识别目标。
仿生设计形式
根据加重的翅痣蜻蜒在高速飞行时安然无恙， 人们仿效其在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决 了因高速飞行而引起振动的棘手问题；
仿昆虫复眼的构造特点，人类造出了大屏幕模 块化彩电和复眼照相机；
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3、结构和材料的仿生
人们仿其构造用各种材料制 成蜂巢式夹层结构板，强度大 、重量轻、不易传导声和热， 是建筑及制造航天飞机、宇宙 飞船、人造卫星等的理想材料 。
仿生设计Biblioteka Baidu式
所有的柔性材料如藤,绳,索都具有 极强的抗拉特性,由柔性材料组成的建 筑结构称为悬索结构,它具有跨越大跨 度的能力,而且特别节省材料.蜘蛛网就 是自然界中的悬索结构.蜘蛛网能承受 很大的力,有的蜘蛛网上放上一个啤酒 瓶也不会掉下地.
草图方案
最终方案
建模渲染
建模渲染
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4．综合仿生设计
在现代工业产品设计中，单纯地 从形态、功能、结构或材料的某一个 方面来仿生是很少见的，更多的是综 合形态、功能、结构和材料的多个方 面来进行仿生设计，而且还从大自然 的生存哲学即和谐与共生的角度进行 仿生设计，诸如绿色仿生设计，可持 续仿生设计等。
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自然中空结构
随着仿生学的深入开展，人们不但从 外形、功能去模仿生物，而且从生物奇 特的结构和肌理中也得到不少启发。人 们在“仿生制造”中不仅是师法大自然， 而且是学习与借鉴他们自身内秉的组织 方式与运行模式。
仿生设计形式
蜂巢由一个个排列整齐的 六棱柱形小蜂房组成，每个小 蜂房的底部由 3 个相同的菱形 组成，这些结构与近代数学家 精确计算出来的菱形钝角 109 ° 28 ’和锐角 70 ° 32 ’完全 相同，是最节省材料的结构， 且容量大、极坚固，令许多专 家赞叹不止。