仿生设计第一讲

谭木匠木梳仿鱼形的包装设计
丹麦阿兰·沙夫仿小鸟外形的香水瓶设计
仿蜂窝结构的包装材料蜂窝纸板弹，噪 音小，耐摩 擦、防震
产品仿生设计主要研究内容
• 产品仿生设计主要研究产品的功能仿生、形态仿生、 结构仿生、色彩仿生、肌理仿生等方面的内容。
• 而产品的仿生形态需要以材料和结构作为基础载体， 并通过形态呈现功能，所以产品形态仿生设计是产品 仿生设计研究的最直接的方面。
大象与象形樽
蜻蜓与直升飞机
鱼眼与鱼眼镜头
• 据史书记载：唐朝有个叫韩志和，“善雕木作鸾、鹤、 崖、鹊之状，饮啄动静，与真无异，以关戾置于腹内， 发之则凌云奋飞，可高三丈至一二百步外，方始却 下”。
• 诸葛亮发明“木牛流马”
仿生设计的研究内容
• 总的来说可以归纳为三大领域： • 1、自然科学领域的仿生设计：数学、医学、电子学、生物学、遗传
产品设计中的功能仿生设计
• 产品功能仿生设计是指通过研究生物体和自然界物质 存在的功能原理，并使用这种原理去改进现有的或者 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。
• 能放电的鱼，统称为“电鱼”。 • 各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。
中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达2 20伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏的电压，有一 种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上电击冠军,据说它能击 毙像马那样的大动物。 • 电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究， 终于发现在电鱼 体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透 明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同，所以发电器的形状、位置、 电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊椎两侧的肌肉中； 电鳐的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线两侧，共有200万块电 板;电鲶的发电器起源于某种腺体，位于皮肤与肌肉之间,约有500万块 电板。单个电板产生的电压很微弱，但由于电板很多，产生的电压就很 大了。 • 电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，意大利物理 学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏打电池。因 为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器 官”。对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的 发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。
电鳗
• 苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。 苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有 “鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感 受器分布在头部的一对触角上。
• 每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。 若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送 往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出 不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。
学等等科学领域的研究成果推动了仿生学的发展，如美国宾夕法尼 亚大学医疗中心耳鼻喉科的医生不久将开展“仿生耳”植入手术， 让失去听力的人重获听力。
• 2、社会科学领域的仿生设计：在经济学领域，通过对蜜蜂和蚂蚁群 体的分析得出的“家族式”经济发展模式：蚁后、雄蚁、工蚁、兵 蚁分工明确，各司其职；
• 3、艺术设计领域的仿生设计：服装设计中的仿生、建筑设计中的仿 生、视觉传达设计中的仿生、产品设计中的仿生等等。
• 仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成一种十分 奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。 就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信 号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便 能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气 体的成分。
统具有类似于生物系统特征的科学。
• 仿生设计是仿生学与设计学互相交叉渗透而结合成的一门 新兴的边缘学科。仿生设计的英文是Bionics Design。
• 德国著名设计大师克拉尼是“仿生设计”理论的倡导者， 他曾说：“设计的基础应来自诞生于大自然的生命所呈现 的真理之中”，他指出，仿生设计是现代工业设计的发展 方向。
按照数学公式斐波那契数列设计 的花洒
向日葵的斐波那契数列排列造型
古代仿鱼鳞纹的铠甲
日本服装设计大师三宅一生设计的仿贝壳纹理的风衣
日本服装设计大师三宅一生服装设计中纹饰的仿生
西班牙建筑大师高蒂仿动物骨骼设计的公寓
仿帆船形态的建筑设计
荷兰鹿特丹的“城市仙人掌”是一个坐落在荷兰的住宅工程，它 将在19层楼中提供98个居住单元。多亏了这种错落有致的曲线阳 台的设计，使每个单元的室外空间都能够得到足够的阳光。这意 味着，当所有居民花园中的花在开花期时，这个绿色摩天大楼将 真的是绿色的。这个建筑的碳减排能力很强，这多亏了在门廊处 进行的光合作用，同时它的白色外表也帮助减轻了室内的热度。
• 这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原 理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。
萤 火 虫
• 在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、 昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。
• 在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷 光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高 的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比 较高。因此，生物光是一种人类理想的光。
仿生设计
此门课程的主要内容：
1、关于仿生设计的概述 2、产品仿生设计的主要内容 （在产品的功能、形态、结构、色彩、肌理 等各方面的仿生应用） 3、仿生设计中体现的各种设计理念 4、产品设计中应用仿生设计具体的程序与 方法 5、课程作业
仿生学与仿生设计
• 仿生学是一门独立的学科，正式诞生于20世纪60年代。 • 仿生学的定义： • 模仿生物系统的原理来构造技术系统，或者使人造技术系