基于仿生原理的休息用椅設計研究

隋長強　鄧倩蓉　李純

摘 ?要：形態(tài)產品源于自然、取自自然的理念，在很大程度上迎合了人們向往自然的心理。以海洋生物為載體，運用合理的設計手法，對創(chuàng)意產品的功能、結構、形態(tài)、色彩和材質等要素進行設計表現(xiàn)，可以很好地展現(xiàn)海洋文化所具有的符號和文化內涵，增加人們對海洋文化的認識。另外，形態(tài)仿生的宜人性，具有親和力，可以拉近人與產品之間的距離，喚起人們關心海洋、熱愛自然與愛惜海洋生物的潛意識。

關鍵詞：仿生;設計;休息用椅

基金項目：本文系2018年廣東海洋大學寸金學院重點學科建設項目“科研與專利項目產品外形仿生設計研究”（CJZL201803）;2019年廣東海洋大學寸金學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目“基于仿生原理的休息用椅設計研究”（2020CJXYDCYB13）;2019年廣東海洋大學寸金學院質量工程項目“《計算機輔助設計3ds Max》課程優(yōu)化與實踐研究”（ZLGC2019033）研究成果。

一、仿生設計學

仿生設計是在仿生學和設計學的基礎上發(fā)展起來的一門新興邊緣學科，主要涉及數學、生物學、電子學、物理學、控制論、信息論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關學科[1]。仿生設計學的研究范圍非常廣泛，研究內容豐富多彩，特別是仿生學和設計學涉及自然學科和社會學科的許多交叉學科[2]。

二、仿生設計在燈具中的運用

燈具是與人們生活密切相關的產品。將仿生設計融入燈具設計中，材料、色彩以及形態(tài)造型等方面能夠得到進一步提升，使現(xiàn)代的燈具產品設計更加具有個性與多樣性?；貧w自然的設計理念，增進了人與自然的和諧關系。仿生設計看似平常卻能很好地反映設計師對產品功能和審美能力的把握。

丹麥著名設計師保羅·漢寧森設計的PH燈，采用多遮光片的原理進行設計，并用設計師首字母來命名該燈具。PH燈形似貝殼狀，重疊排列。光線在燈罩內進行多次反彈，反彈多次后的光線倍增、強度變弱，從而均勻地散落在四周，燈罩邊緣過亮得以削弱，從而獲得柔和的照明效果（如圖1）。PH燈造型簡潔優(yōu)美、富有變化，線條流暢，同時燈光在傳遞過程中產生不同的光色，整體給人以質樸、韻律的美感。PH燈不僅可以單獨使用以營造局部氛圍，還可以與大型枝形吊燈混合使用以營造整體氛圍。PH燈打破了傳統(tǒng)燈罩類似圓形的固有形態(tài)，對其進行解構與重構，形成大小不一的弧形狀，然后對弧形狀的塊面進行重組，如“PH系列松果燈”“PH系列Snowball”、PH系列“3/2”壁燈等，其組合的可能性近乎無限。

“月球吊燈”是沃納爾·潘頓早期的設計作品，是一個遮光吊燈，由10個可以調節(jié)的白色或乳白色環(huán)片組成，采用鋁或丙烯酸塑料制成，吊燈中間的金屬轉軸將其環(huán)片串聯(lián)起來。環(huán)片全部打開時，呈現(xiàn)出一個三維的白色或乳白色球體，隨意撥動環(huán)片，光線隨之發(fā)生變化，給人帶來無限遐想（如圖2）。吊燈中的環(huán)片打開后，環(huán)片的位置、角度和疏密關系使吊燈的變化極為豐富，再借助燈光和10個環(huán)片之間的光線反彈，使吊燈產生韻律感十足的光影效果。除此以外，環(huán)片打開的角度不同產生的光影效果也不同。

湯姆·迪克森設計的錐形燈具是受影視燈啟發(fā)的，運用簡單的造型元素，燈光投射出的光線到達圓形的燈口被一片亞光半透明的遮光罩阻擋，使得照射出來的光線比較柔和與均勻（如圖3）?！癈one Light”其外形僅僅是一個錐形，有一胖和一瘦兩個樣式，設計師將胖瘦隨意結合，可以營造出很多不一樣的視覺感受，帶給消費者更多的視覺驚喜。錐形燈的燈身結構采用鋁制品，黑色的燈罩顏色和支架融為一體，光線經過多次反彈后，微弱的燈光會反彈到燈身側面，在燈身轉折處可以看到有小的灰面，加上燈光的顏色，黑白灰賦予了錐形燈更多的感性色彩。除此以外，錐形燈還有節(jié)能效果。運用錐形燈內表面反射的原理，燈泡經過大面積擴散使得單一的光源可以產生更加強烈的光照效果，甚至可以模擬自然光。湯姆·迪克森把一個比較簡單的造型和普通的結構元素進行點、線、面的結合，塑造出極具個性的燈具風格，給平淡的生活帶來全新的視覺感受。

哈里·科斯基寧設計的冰塊燈充分體現(xiàn)了玻璃工藝、光線變化以及靈感創(chuàng)意的完美結合（如圖4）。冰塊燈制作屬于人工澆鑄而成，經長時間的冷卻，即使燈泡溫度過高也不會使燈具出現(xiàn)裂痕等現(xiàn)象。厚實的玻璃，不僅體現(xiàn)了玻璃的質感，而且還表現(xiàn)出冰塊自身的裂紋感。冰塊燈的造型設計看似是一個燈泡被冰塊包裹住，事實上其燈光的幻影效果才是設計師特別想營造和表達的。冰塊燈所使用的燈泡為常見的小夜燈，設計師將放置燈泡的凹槽位置做了噴砂處理，觀察時不易發(fā)現(xiàn)凹槽中放置的燈泡，只能看到燈泡光線所產生的光影效果。冰塊燈是藝術與技術的完美結合，充分體現(xiàn)了設計師極簡而又精致的藝術風格。2000年1月冰塊燈被紐約現(xiàn)代藝術博物館永久收藏。

三、仿生設計在坐具中的運用

坐具仿生的模仿主要包含結構仿生、形態(tài)仿生、色彩仿生、功能仿生、材料仿生和肌理仿生等，使用不同的仿生設計手法所產生的仿生效果也不同，從而使得坐具仿生效果多種多樣。在當下坐具仿生設計作品中，形態(tài)仿生設計的手法常常應用于坐具仿生設計當中，除此之外，還會看到形態(tài)仿生設計手法與色彩仿生、肌理仿生或功能仿生等設計手法的結合使用。坐具的仿生設計與傳統(tǒng)坐具存在差異，坐具仿生活潑、可塑性強，極具趣味性。

圖5的香蕉椅是波蘭設計工作室WamHouse完成的設計作品。外形如同剝了皮的香蕉，露出白色的果肉。左右兩側的香蕉皮設計成椅子的扶手;前面的香蕉皮設計成坐面;果肉部分則設計成椅子的靠背;底座部分是模仿大猩猩蹲坐時的形態(tài)進行局部仿生，整個椅子給人以柔軟、舒適的觸感。

Designarium 的創(chuàng)意總監(jiān)Stephane Leathead 設計的一款仿生飛魚的原木椅，線條流暢，粗中有細并且相互穿插，加強了椅子的趣味性（如圖6）。模擬靜止狀態(tài)和動態(tài)下魚的基本形態(tài)并運用到休息椅的設計當中。根據使用者的習慣，可以將其折疊成不同的角度，同時還能滿足人們在休息椅上坐、躺、倚、趴等活動需求。設計師將水中魚的無拘無束、左右搖擺和靈活多變的個性表現(xiàn)得淋漓盡致，加之使用原木進行整體制作，自然之美愈加凸顯。

圖7的蝴蝶凳是日本老一輩的工業(yè)設計師柳宗理于1954年設計的代表作品，將日本傳統(tǒng)的民藝、美學、現(xiàn)代工藝以及西方功能主義完美融合。蝴蝶凳呈現(xiàn)出獨特的三維形態(tài)，像一只正在扇動翅膀的蝴蝶，又像一雙張開的手，同時手腕靠攏在一起。蝴蝶凳由特殊的高頻彎曲成型的膠合板制成，左右兩側的木板，通過四顆螺絲連接，底部用一根銅條固定，整體簡潔、可靠。材料大部分是由黑黃檀、楓木、櫻桃木的成型膠合板制成[3]。此外，座面上單獨配有一個坐墊，美觀、舒適。雖然產品的材料、造型和工藝比較常見，但是通過設計師的妙手點化，使產品具有宛如蝴蝶般的美麗曲線，造就了柔和雅致之美。

除此之外，家用產品設計還包括很多，例如衛(wèi)浴類、家電類、巧具類、裝飾類等。而仿生理念在家用產品設計中的應用也越來越廣泛。

四、休息用椅仿生設計實踐

（一）仿生原型選定

2019年2月中下旬，筆者前往北海的海洋世界游玩，期間用單反拍攝了大量的照片，回來整理資料的時候發(fā)現(xiàn)了一組魚的圖片，對照片中魚的基本形態(tài)進行觀察、選擇等系列處理后進行草圖的繪制（如圖8）。選擇具有典型突出特征和美感的局部形態(tài)，在此基礎之上進行反復提煉與加工，并通過形態(tài)的延續(xù)和重構等手法對其進行具象和抽象的繪制，使其符合休息用椅的基本尺度。

（二）仿生特征提取

1.通過對魚的局部仿生，使得產品外觀表現(xiàn)其動態(tài)和靜態(tài)下的不同形態(tài)。魚狀的不銹鋼結構左右搖擺，如同Bezier曲線般，在延續(xù)其形態(tài)的同時，又將魚體作面的線化。

2.脊椎動物的背中線生長的正中鰭，為生長在背部的鰭條所支撐的構造，主要對魚的整體起到良好的平衡作用。通過對魚的背鰭的局部仿生，應用于產品的外觀扶手，使扶手隨著坐面與靠背的夾角變化略有傾斜，有助于提高扶手的舒適度。在人起立時，有效地起到助力的作用，同時，扶手的轉折盡量避免了見棱見角，注重扶手的觸感效果，使整體外觀協(xié)調統(tǒng)一。

3.腹鰭和臀鰭主要是輔助魚體平衡，通過對其局部仿生，在不銹鋼腳架底部增加了防刮護條，這不僅使形態(tài)得到延伸，而且增強了產品的穩(wěn)定性與舒適性。

4.坐墊根據魚體的背中線進行局部延續(xù)，同時結合托腰高、腰靠部位以及肩靠處的曲率半徑等常規(guī)尺度。人體工程學設計的靠背，使脊背得到有效放松，舒緩背部壓力，使坐墊的整體流線型可以很好地支撐人體的各個部位，并將使用功能與造型之美很好地結合在一起，給人們喚起一種美與力的意象。

（三）設計實踐

本文將魚的形態(tài)運用于休息用椅的設計當中，整體的框架結構采用不銹鋼材料，給人以堅硬、牢固、沉穩(wěn)的視覺感受。坐墊填充采用高回彈海綿，不易塌陷，效果如圖9和圖10所示。

五、結語

自然界中物種種類繁多，形態(tài)特征不同，隨著生存環(huán)境的不斷變化，物種的形態(tài)特征也會發(fā)生改變。自然界的諸多元素為現(xiàn)代仿生設計提供了很多參考元素，并應用于當下設計。無論是柳宗理設計的“蝴蝶凳”，羅·漢寧森設計的“PH燈”，還是沃納爾·潘頓設計的“月球吊燈”，其設計作品中所用的形態(tài)皆來源于自然，又因為他們能夠代表自然屬性，為人們的生活增添了許多自然元素，使其更具親和力，同時也給人們留下了較為深刻的印象。通過仿生設計的手法使設計作品具有使用和審美雙重價值[4]。

參考文獻：

[1]孫寧娜，張凱.仿生設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014：55.

[2]穆波，余春林.產品生態(tài)化設計理論與實踐[M].北京：中國紡織出版社，2019：104-111.

[3]湯志堅，譚嫄嫄，李曉娜.世界經典產品設計[M].長沙：湖南大學出版社，2009：85.

[4]許永生.產品形態(tài)設計仿生學[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2019：98.

作者簡介：隋長強，碩士，廣東海洋大學寸金學院講師。

鄧倩蓉，碩士，廣東海洋大學寸金學院講師。

李純，廣東海洋大學寸金學院。