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2024年4月15日发(作者：oracle数据库表管理菜鸟教程)
设计与理论
产品设计中的自然形态结构应用研究
APPLIED RESEARCH ON NATURAL MORPHOLOGICAL STRUCTURE IN PRODUCT
DESIGN
天津理工大学 张天明
本文首先论述了自然形态对于人类造物的重要作用
，
之后分析自然形
摘 要
：
态结构与产品结构的关联
，
最后通过设计案例说明产品设计中自然形态结构的
应用方式
。
自然形态的应用可以拓展设计人员的设计思路
，
发现新形态
，
创造
出丰富多彩的新产品
。
自然形态结构
；
产品设计
；
仿生
关键词
：
A
中图分类号
：
TB472
文献标识码
：
文章编码
：
1672-7053(2018)08-0038-02
Firstly, this paper discusses the important role of natural form in human
Abstract
：
creation. Then, it analyzes the relationship between natural form and product
structure. Finally, the application of the natural form structure in product design is
explained through design cases. The application of natural forms can expand the
designer's design ideas, discover new forms, and create a variety of new products.
Natural form structure; Product design; Bionic
Key Words
：
1自然形态结构的历史作用
人类从诞生之始
，
便与大自然保持着千丝万缕的联系
，
并
不断地从大自然中获取自身生存和发展所需要的物质与能量
。
人类能够制造生产工具
，
这也是人类所具有的区别于其它生物
的最大特点
，
而人类从最初制造最简单的石器工具开始
，
就已
经学会如何从自然界获取灵感
。
从中国古代的很多设计中都可
以看到大自然的影子
：
扇子是一个典型的例子
，
它的结构与飞
行动物的翅膀结构尤为相似
，
当不使用时
，
可以折起
；
雨伞的
结构与荷叶的结构类似
，
最初的雨伞并不能随意地收起
、
开合
，
经过一代代需求的改进
，
加入了人类的智慧
，
或许是受到喇叭
花的形态结构与从花开到凋谢的过程中形态变化的启示
，
制造
出具有现代结构的伞具
；
鲁班锯子的发明更是来源于自然的形
态结构
。
近代的许多发明也都源自自然形态的结构
。
飞机与蜻蜓
，
潜
水艇与鱼类
，
降落伞与蒲公英
……
它们都有着某种神秘的联系
。
产品设计发展至今
，
已经有众多的方法
，
对于造型设计来说
，
它有自己的基本法则
。
造型包括形状
、
材料
、
表面
、
色彩
，
我们
在造型设计时要利用它们的变化
，
重新组合
，
创造出更加时尚
、
新奇的外观
。
一般的造型基本法则有
：
人机工程学应用法则
、
形
式美法则
、
经济性法则等
，
注重产品设计的人机协调
，
审美需求
及性价比合理
。
除此之外
，
设计师要想在造型上有所突破
，
可以
借鉴自然形态
，
并将自然形态结构应用于产品的结构设计中
。
张
巍嵬在
《
自然形态在产品设计中的应用
》
中提出自然形态在产品
设计中的应用
，
也就是仿生设计
，
并提出借鉴自然界的某些特定
的结构来解决设计问题的思路
，
结合现代科学技术能够极大的推
《
基于分形理论的家具形态创构研究中
》
通过对分形的构造思想
于分形理论的家居形态设计方法
，
将数字化思维应用在自然形态
的产品构建中
。
孔令广在
《
基于符号学理论的产品仿生设计初探
》
从不同的表达层面分别浅析产品仿生设计和符号的表达方式
，
探
讨之间的联系
，
将自然元素作为一种符号运用在产品设计中使产
品能够具有生动的生命特征
。
大自然不仅为人们的生产生活提供
最基本的需求
，
也为人们提供了无穷尽的自然形态
。
因此
，
可以
说自然界提供的生命形态可以作为设计师无穷尽的资料库
，
通过模仿各种各样的生物形态
，
既扩大了设计师的思维方式
又丰富了现代产品设计的造型语言
。
自然形态仿生设计正逐渐成
为产品造型设计中最具活力的创新方法
。
作者简介
张天明/1997年生/男/安徽合肥人/本科/研究方向为产品设计
（
天津300384
）
探讨它们之间的联系是一件十分有趣的事
，
而且通过对它们进行
归类
、
对比
、
分析
，
可以对今后的发明创造有所启发
，
也许下一
个伟大的对人类影响十分深远的发明就是源自对自然形态结构的
研究
。
2自然形态结构与产品设计的联系
那么自然形态结构究竟如何应用到产品设计中去呢
？
这就需
要对自然形态结构有一个准确的认识
。
2.1产品结构及其相关因素
辞海中对结构的注释有四个方面的内容
，
一是指构造房屋
，
特别是指建筑物上承担重力或外力的部分构造
；
二是指屋宇构造
的样式
；
三是指各个部分的配合
、
组织
，
如物质结构
（
例如原子
结构
、
工程结构或文章结构
）
四是指文艺作品的组织方式和内
；
部构造
，
作家
、
艺术家根据对生活的认识
，
按照塑造形象和表现
主题的需要
，
运用各种艺术表现手法
，
把一系列生活材料
、
人物
、
事件等分轻重主次合理而均匀地加以安排和组织
，
使其既符合生
活的规律
，
又适应一定作品的体裁要求
，
达到艺术上的完整与和
谐
。
与结构相关的概念还有构造和机构
。
2.1.1产品内部结构
产品的机构是指用来支撑物体和承受物体重量的一种构成形
式
。
任何形态都要一定的强度
、
刚度和稳定的结构来支撑
。
2.1.2产品结构与功能
结构与功能有着密不可分的关系
，
功能是结构存在的必要前
动工业设计的发展
。
分形几何被誉为大自然的几何学
，
李森然在
与构造方法的深度挖掘
，
Grasshopper模型搭建
，
形成了一套基
038
/
INDUSTRIAL DESIGN
工业设计
设计与理论
图1仿昆虫翅膀纹路设计的杯具图2花苞形态的吊灯图3虎鲸形态钢琴图4德贝工业设计仿生灯
提
，
结构是实现功能的重要基础
。
两者相辅相成
，
缺一不可
。
2.1.3产品结构与形态
在工业设计中
，
产品结构与形态有着密切关系
，
结构在很大
程度上束缚了形态的变化幅度
，
同时结构又是实现形态的基本条
件
，
两者缺一不可
，
是对立统一的关系
。
工业设计师们往往会在
设计一件产品的外观之前
，
先了解该产品现有的结构情况和相对
应产品外形设计的可变化空间
。
2.1.4产品结构与力学
产品结构的合理性其实是建立在力学研究基础上的
。
在力学
出现之前
，
人们对于事物如建筑的设计和建造
，
完全是凭经验
，
不了解结构的受力状态和材料的受力性能
，
因此对安全性和耐久
性的要求肯定是朦胧的感性意识
，
不能定量地分析和计算
。
在人
们经历过很多次失败之后
，
总结出了力学
。
2.2自然形态结构的认知
结构普遍存在于大自然的物体之中
。
在人们长期的生活实践
中
，
那些合理的自然界中的科学结构原理逐步被人们所认识
，
并
最终获得发展和利用
。
自然界中静态平面结构
，
静态半立体结构
和动态立体结构
，
我们在设计产品时
，
需要对自然界中结构表象
的划分有所了解
。
在产品造型设计中
，
自然形态结构的应用十分
广泛
。
许多承重汽车的引擎
，
底盘和零部件
。
可以在不增加重量
的情况下提高十倍以上的耐用性
，
正是由于参考了树叶
，
树枝
、
树干的最优的结构和最优的位置
。
我们可以通过自然形态静平面结构
，
半静态立体结构
，
静
态立体结构
，
动态立体结构等方面进行模拟和演化
，
设计出更
好的产品
。
如图
1把昆虫翅膀上的平面纹路应用于玻璃杯上
，
使产品变得生动有趣
。
如图2是仿照自然花苞的立体形态设计
的吊灯
，
灯亮时花苞会仿照植物自然行为自动打开
。
如图3的
钢琴设计
，
抓住了生物运动时的瞬间特征
，
将静态的产品赋予
了动态的生命
。
图5克拉尼设计的飞行器图6 Razer响尾蛇蓝色粒子鼠标
态制造汽车
、
飞机的轻质骨架结构
，
他们认为通过借鉴生物进
化或形态的结构原理
，
可以使现有产品材料和零部件的性能得
到提高
。
德国设计师克拉尼设计的飞行器其灵感来源于海豚的形态
，
收拢的尾部和相对狭小的身材都预示着它具有极小的阻力系数
。
如图5所示
。
3.3仿生鼠标设计
Razer响尾蛇蓝色粒子鼠标外形对称
，
延续了Razer鼠标产
品的仿生设计
，
配有超大波浪形按键
，
按键表面使用类肤质材料
，
手感出色且防滑
。
蓝色粒子鼠标在通电后就会发出独特蓝光
。
如
图6所示
。
4结论
产品设计中引入自然形态结构
，
可以设计出更加宜人的产品
。
随着时代的发展
，
人们越来越亲近自然
，
寻求人与自然的和谐
，
实现人向自然的回归
，
因此
，
自然形态结构能够更加赢得人们的
喜爱
。
学会在产品设计中应用自然形态结构
，
可以拓展设计人员
的设计思路
。
充分研究自然形态结构
，
可以发现新形态
，
创造出
丰富多彩的新产品
。
3 自然形态结构在产品中的应用
3.1仿生台灯设计
以栖息的鸟的形态为原形的仿生台灯设计
，
产品的整体造型
并没有拘泥于鸟的原型
，
而是抽象出鸟的神态
，
停留在似与不似
之间
，
给人无限的遐想
。
同时产品的功能设计丝毫没有受到造型
的束缚
，
通过两个转轴的旋转可以将台灯折叠起来
，
不仅可以保
护灯炮
，
还能够在包装时节省空间
。
如图4所示
。
3.2仿生飞行器设计
全球每年诞生的新设计新产品无法与自然界的生物相媲
美
，
但设计师已深刻领会到通过研究
、
模仿生物系统并从中获
取设计创意灵感的重要性
，
他们通过仿造飞鸟的羽毛骨质
、
形
参考文献
[1]熊佩云
．
浅谈自然形态的审美特征[J]
．
设计
，
2014181-182
．（
1
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产品造型的仿生设计研究[J]
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机械设计
，
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．
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设计
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INDUSTRIAL DESIGN
工业设计 /
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