仿生设计
仿生设计
功能仿生
主要研究生物体和自然界物质存 在的功能原理，并用这些原理去 改进现有的或建造新的技术系统， 以促进产品的更新换代或新产品 的开发。
防毒面具
尼龙搭扣
人工冷光
超声波仪器
风暴预测仪
水母这种动物有预测风暴的本能，每当风暴来临前，它就游向 大海避难去了。 主要是根据由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为每秒8—13次)。仿生学家仿照水母耳朵的结构和功能， 设计了水母耳风暴预测仪，相当精确地模拟了水母感受次声波 的器官。把这种仪器安装在舰船的前甲板上，当接受到风暴的 次声波时，可令旋转360°的喇叭自行停止旋转,它所指的方向， 就是风暴前进的方向；指示器上的读数即可告知风暴的强度。 这种预测仪能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安 全都有重要意义 。
关键词总结：
• • • • • • • 高大、挺拔 分枝众多、繁茂 碧绿、生机勃勃 光合作用 静止 粗糙感、坚硬 坚韧、长寿、依赖感
仿生对象的选取视角：
• 整体选取还是局部选取 • 具象选取还是抽象选取
仿生案例
树形通讯塔
树形置物架
树形多士炉
抽象形态的提取
方案
鲨鱼皮肤表面denticles鳞片结构
树（主要以落叶乔木）的特征分析： • 树身高大的树木，由根部发生独立的主干，树干 和树冠有明显区分。 • 落叶乔木树叶存在期短，一年内叶子便会全数脱 落，全部老叶脱落后便进入休眠时期。 • 一般绝大多数的落叶树都处于温带气候条件下， 夏天繁茂、冬天落叶，少数树种可以带着枯叶而 越冬。 • 有一个直立主干，且高达通常在6米至数十米
仿生设计
XXX XX
何为仿生设计
• 仿生设计是在仿生学的基础上发展起来的， 它以仿生学为基础，通过研究自然界生物系 统的优异形态、功能、结构等特征，并有选 择性的在设计过程中应用这些原理和特征进 行设计。
仿生设计知识点总结
仿生设计知识点总结引言仿生设计是一种源自生物学的设计方法，通过模仿自然界生物体的结构与功能，来解决人类自身工程技术领域中的问题。
仿生设计已经成为一项重要的交叉学科，融合了生物学、工程学、材料科学等多个学科的知识和技术，为我们带来了许多创新的设计理念与方法。
本文将对仿生设计的基本概念、发展历程、应用领域、关键技术等方面进行深入分析和总结，以期为读者提供系统全面的了解和认识。
一、仿生设计的基本概念1. 什么是仿生设计？仿生设计，顾名思义，是指从生物学中得到灵感的设计过程。
它是一种以生物体结构和功能为模板的设计方法，旨在通过模仿自然界中已经经过漫长演化而得到的有效解决方案，来解决人类在工程技术领域中遇到的问题。
仿生设计的本质是对自然的理解与模仿，以达到更高效率和更好效果的设计目的。
2. 仿生设计的特点是什么？（1）以生物体为蓝本：仿生设计的基本思想是通过生物体的结构、功能和适应性作为设计的灵感来源。
从而在解决问题时，能够更加贴近自然和有效率。
（2）跨学科综合：仿生设计是一种跨学科综合性的设计方法，融合了生物学、工程学、材料科学等多个学科的知识和技术，能够为解决复杂问题提供更加全面的视角和更加有效的方法。
（3）充分利用自然有效性：生物体经过漫长的演化过程，其结构与功能已经被自然界验证为相对有效的解决方案。
因此，仿生设计能够利用自然界已经验证有效的设计方案，减少设计过程中的试错。
二、仿生设计的发展历程1. 仿生设计的起源仿生设计的概念最早可以追溯到古希腊时期，古希腊哲学家亚里士多德对大自然的研究成果，以及古希腊建筑师和艺术家们对自然界的模仿、借鉴与创新。
此外，古代中国、古印度和古埃及等文明也都有着对自然的深刻观察与模仿，从而为后世的仿生设计提供了最早的参照点。
2. 仿生设计的发展历程（1）18世纪至19世纪：工业革命后，人类对自然界的模仿、借鉴和创新成为了一种重要的研究方向。
此时期出现了一大批对自然现象和生物体进行模仿的发明创造，如热能机的发明、模仿自然飞行器的造型等。
仿生学举例
仿生学举例
1. 植物叶子的仿生设计：植物叶子的形态和结构具有高效
的光吸收能力和自洁能力。
借鉴植物叶子的仿生设计，可
以设计出具有高光吸收率和自洁功能的太阳能电池板或建
筑外墙涂料。
2. 鸟类飞行的仿生设计：鸟类的翅膀结构和飞行方式能够
实现高效的飞行。
借鉴鸟类的仿生设计，可以设计出轻巧、稳定、高效的飞行器或飞行装备。
3. 鱼类鳍的仿生设计：鱼类的鳍结构和运动方式能够实现
高速、灵活的游动。
借鉴鱼类鳍的仿生设计，可以设计出
高效的水下推进器或涡轮机械。
4. 蚂蚁的集群行为的仿生设计：蚂蚁的集群行为表现出高
效的协作和自组织能力。
借鉴蚂蚁的仿生设计，可以设计
出智能交通系统、智能物流系统或智能机器人系统。
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5. 树木的韧性和自修复性的仿生设计：树木具有韧性和自修复能力，能够在外部损伤后迅速修复和恢复。
借鉴树木的仿生设计，可以设计出具有高韧性和自修复功能的材料或结构。
2。
仿生设计原理及应用
仿生设计原理及应用仿生设计是一种借鉴生物形态、结构、功能和行为的设计方法。
它通过研究生物界的优秀特质，将其应用到设计中，以解决复杂的问题和挑战。
仿生设计的原理和应用涉及多个领域，包括建筑、工程、航空航天、交通、医疗、材料等。
下面我将详细介绍仿生设计的原理及其在不同领域的应用。
1. 原理：(1) 结构优化：仿生设计通过研究生物的结构特点，优化设计的结构以提高材料使用效率、减轻重量、增强强度等。
(2) 功能仿效：生物在进化过程中形成了各种独特的功能，如蚁群行为、蝴蝶的色彩模式等。
仿生设计通过仿效这些功能，使设计具备更好的性能和功能。
(3) 形态模拟：仿生设计通过模拟生物的形态，如植物的表面纹理、鱼鳞的结构等，实现设计的特定功能，如减少阻力、提高光学效果等。
(4) 自适应优化：仿生设计中的自适应优化包括自适应材料、自适应结构，模仿生物对环境的自然适应能力，使设计更加灵活、适应性更强。
2. 应用：(1) 建筑：仿生设计在建筑领域可以提供新的设计思路和解决方案。
例如，借鉴鸟巢结构的鸟巢体育场能够达到较大跨度和更轻的结构体重；模拟植物的表面纹理可减少建筑物的阻力，提高能源效率等。
(2) 工程：仿生设计在工程领域可以提供更高效、更稳定的结构设计。
例如，模拟蛛网结构的桥梁能够分担荷载，增强结构的稳定性；借鉴企鹅的结构可以提高船舶在海上的稳定性。
(3) 航空航天：仿生设计在航空航天领域可以实现飞行器性能的大幅提升。
例如，学习鱼类的运动原理，设计出更高效的水下机器人；模拟鸟类的羽翼结构，设计出更轻、更适应高空环境的飞机翼。
(4) 交通：仿生设计在交通领域可以提高交通工具的能源利用率和运行效率。
例如，模仿鱼类的游动方式设计出更节能的水下船只；模拟蜜蜂的飞行方式，设计出更稳定、更高速的飞行器。
(5) 医疗：仿生设计在医疗领域可以改善医疗器械和设备的性能和功能。
例如，借鉴蝙蝠的声纳系统设计出更精准的医疗影像设备；模仿蜘蛛丝的结构制造出更具高强度和韧性的医用材料。
仿生设计名词解释
仿生设计名词解释
仿生设计是一种以自然界的生物演化过程为借鉴，以技术和工程为实现的设计思想和技术。
它将复杂的自然物体与物理、化学等物理原理、机械原理以及生物工程等的科学技术结合起来，制造出能够承担和完成实际任务的机器人和装置。
微型仿生技术：此技术广泛应用于生物机器人、微型发动机、微型系统以及微型装置等领域。
它可以仿照生物体的特征，把它们的结构和功能缩小到微型尺度，从而实现固件、设备、器件的功能缩小及集成度提高。
自主仿生技术：顾名思义，这是一种由计算机自主学习控制系统的技术，可以让机器可以根据外界环境及内部状态，自动调整自己的行为，从而实现有效的自主控制。
仿生智能技术：这是一门应用于机器人技术中的仿生学，它是模仿生物的灵活动作、复杂动作以及智能行为等，并将其应用于机器人技术中。
它能够借助生物的体系来实现更强大的计算能力和解决复杂环境下的多变任务。
仿生设计
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❖ 2、形态仿生对象要让人产生正确的认知。
过于具象的门把手设计
刀架设计
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烟灰缸设计
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❖ 3、抽象、简化的程度把握
以啄木鸟为仿生对象的产品形态设计
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仿功能的设计
❖ 运用逆向工程，寻找具有相关功能的仿生对象，对仿生对象 进行研究，利用现有技术和设备对其结构、形态、肌理等建 立功能模型，进行功能模拟，再现功能实现的过程。
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。
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Pond Lily台灯
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②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。由 于是对生物形态的抽象的概括，这种形态具有高度的简化 性和概括性，设计者从知觉和心理角度有意无意地把形态 的本质通过抽象变化，用点、线、面的组合来表现。
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仿生设计的步骤
❖ 仿生对象特征的收集与整理 ❖ 确定仿生对象的选取视角
整体选取还是局部选取 动态定格还是静态定格 ❖ 对仿生对象进行抽象和简化 简化、几何化、变形和夸张
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花型的逐格抽象训练
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松鼠的几何化逐格抽象训练
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公牛图 毕加索
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二维仿生形态——三维仿生形态的演变方法
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以植物果实为仿生对象的沙发设计
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❖ 另一种局部仿生是在产品某一局部采用仿生法进行造型设计。 如某个按钮
仿生学举15个例子.
仿生学举15个例子： 1。由令人讨厌的苍蝇，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。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。
2。从萤火虫到人工冷光； 3。电鱼与伏特电池； 4。水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，能提前15小时对风暴作出预报， 对航海和渔业的安全都有重要意义。
自然界中的自然物
你知道草和锯有什么联系呢? 锯-----草
利用自然物进行了模仿设计,像这种设 计称为仿生设计。
刚才的锯模仿草身上的什么特征呢?
你还知道哪些类似仿生设计呢?
这是什么？ 叫什么名字?
“鸟巢”
为什么取这个名字？
你们觉的贝壳会给你什么灵感?
来看看世界级的设计大师们 是怎样仿生贝壳设计的？
5。人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别 出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识 别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。
电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞， 能及时发出警报。在交通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。
仿生设计仿自然物的 外形、结构、色彩、功能等
仿生设计应用的范围：
建筑设计、日用品设计、 玩具设计、服装设计、 图案设计等
洗脸盆塞 溺 水的人。
牙签盒： 跳芭蕾 的小人。
蜗 牛 沙 发
“叶子”沙发
灯具
猪笼草
利用喜欢的自然物某种特征 进行一件或多件日用品设计
仿生建筑的10个例子简单
仿生建筑的10个例子简单
1. 莫比乌斯之屋：这是由德国建筑师弗兰克·欧·格哈里特设计的一栋建筑，灵感来源于莫比乌斯环。
这个建筑的外观看起来像是一个扭曲的环形结构，内部则是一个无限循环的空间。
2. 鲸鱼博物馆：这是由挪威建筑师斯蒂文·霍尔设计的一座博物馆，外观像是一只巨大的鲸鱼，内部则是一些展览和活动空间。
3. 植物大楼：这是由意大利建筑师斯特凡诺·博雷利设计的一栋建筑，外观是由一些悬挂的植物组成的，内部则是一些办公和会议空间。
4. 蝴蝶楼：这是由美国建筑师弗兰克·欧·格哈里特设计的一座建筑，外观看起来像是一只巨大的蝴蝶，内部则是一个办公和商业中心。
5. 玫瑰之屋：这是由荷兰建筑师皮特·凡·伊拉尔设计的一栋建筑，外观有点像玫瑰花瓣的形状，内部则是一个住宅。
6. 龙之塔：这是由英国建筑师诺曼·福斯特设计的一座建筑，外观看起来像是一只巨大的龙，内部则是一些展览和娱乐空间。
7. 蜘蛛之家：这是由法国建筑师让·努维尔设计的一座建筑，外观看起来像是一只巨大的蜘蛛，内部则是一些住宅。
8. 螃蟹房子：这是由美国建筑师罗伯特·布鲁诺设计的一座建筑，外观看起来像是一只巨大的螃蟹，内部则是一个住宅。
9. 水母之家：这是由日本建筑师若松孝二设计的一座建筑，外观看起来像是一只巨大的水母，内部则是一个展览和活动空间。
10. 鸟巢体育馆：这是由中国建筑师李兴钢设计的一座建筑，外观看起来像是一个鸟巢，内部则是一个体育馆。
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仿生设计学对现代家具设计的意义
在现代设计的发展过程中，理性实用主义风格与感性浪漫主义风格不断交叠，功能性与装饰性的讨论从来不曾间断过。
然而，这两种风格都存在片面性，最终在历史演进中遭到人们的质疑。
既然两者都不完美，为何不追溯到问题的本源呢？人是自然的产物，自然是人类永远的导师。
特别是在环境日益恶化的今天，人类更应该意识到自身的局限性，以更为主动地态度向自然学习。
一、仿生设计学的产生与内涵
仿生设计学就是人类向自然学习的一种方式。
它是近几十年兴起的生物学与技术科学之间的边缘科学。
主要涉及到数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学和伦理学等相关学科。
其英文名为Bionics,来源于希腊文Bion，即生命之意。
仿生设计学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进行的设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想、新的原
理、新的方法和新的途径。
仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的契合点，将人类社会与自然达到了高度的统一，正逐渐成为家具设计发展过程中新的亮点。
二、仿生设计学对现代家具设计的意义
人类每进化一步，既表现在对生物结构和功能的进一步研究上，又从产品形态的表现实质上展示出来。
无论人类社会发展到任何时期，自然生物始终是人类生存和发展依附的主体环境，运动环境中的“仿生”意义始终左右着人类生存的品质。
对家具设计而言，仿生设计主要具有以下几个方面的意义——
1）提供语言符号
家具造型由一系列的图形符号所组成，这些基本的图形要素也可以看成一种语言，来传达设计师的思想。
在家具设计史的各种风格流派中，都可以找到某些模仿自然形态的语言符号。
从早期的新艺术风格起，设计师就将家具看作自然界的一种有机体，具有像自然生物一样的生命力和成长过程。
家具大量采用自然界花卉、草木、昆虫的形态和色彩，“小树枝”与“根雕”式样的家具也在反复使用。
常用曲线线条作为基本符号代表女性的姿体、含苞待放的花朵或植物生长的萌芽。
这些优美的线条或突出有力，或柔和细腻，大大地增加了家具的装饰性与表现力。
一次世界大战后，从法国兴起的艺术装饰运动也大量使用自然符号，最常用的语言符号包括水果、玫瑰、花篮、棕榈、扇子、羽毛、鸢草和兰花等。
流线型的结构和自然符号作为装饰图案成为这一时期家具的主要的特征
现代主义风格产生后，设计师以更为理性的态度来进行造型、结构与装饰的设计。
从家具的表面形式来看，似乎找不到自然要素，但实际上包含对自然的深层隐喻。
家具设计对自然要素进入更深层的提炼和运用。
红蓝椅堪称现代家具的经典之作。
它采用红、黄、蓝三原色作为表面装饰，以垂直和水平线条作为基本的造型要素，鲜明的表现了现代主义所倡导的理性精神。
在设计师蒙德里安看来，垂直线与太阳的照射有关，水平线代表地球绕太阳的运动。
其中三原色也均有象征意义，黄色象征阳光，蓝色象征天空，红色是阳光与天空的交汇与融合。
红蓝椅借由绘画的基本元素：直线和直角（水平与垂直）、三原色（红、黄、蓝）和三个非色素（白、灰、黑），这些有限的图案意义与抽象相互结合，象征构成自然的力量和自然本身
可见，设计师借用自然符号于家具设计中，经历了由具象到抽象，不断精炼的过程。
然而，对自然学习和使用自然语言符号的道路从来不曾终止。
自然，是设计师取之不尽的资料库。
2）拓展设计思路
设计需要不断地创新和突破，自然多样性可以为设计师提供源源不断的灵感。
设计师不仅可直接借用自然的元素，还可以从中获得启发，找到设计新的方向。
仿生学结合现代技术，成为拓展设计思路的有效方法，并巧妙运用自然法则于现代家具之中，可以产生许多有趣的设计。
中国有句古话，叫做“作茧自缚”，是贬义词。
但换一个角度想，蚕在茧中没有人的干扰，是不是也很享受呢？菲律宾的设计师从这个
角度出发，运用金属丝编织了人工的"茧"--形似蚕茧的沙发。
人置身其中，能够充分享受独处的安乐与休憩的愉悦
子宫是孕育生命的地方。
子宫形体柔和、触感富于弹性，婴儿在其中可以安全的成长。
著名设计师小沙里宁由此获得启发，设计了"子宫椅"。
这款设计以连续完整的围合形态带给人充分的安全感，以纤维玻璃材料模拟子宫的弹性，从而成就了一件20世纪最舒适的座椅
娜娜·第赛尔是北欧学派中最有成就的女设计师，她对蝴蝶非常入迷。
蝴蝶飞过空中的轻松感觉令她激动不已，通过多年对蝴蝶的深入观察，设计了“蝴蝶桌椅”。
设计运用圆弧和环状构图，有韵律的色彩排列与重复，表现了飘浮于空中般的轻快感觉
西方艺术注重实体和肌理的表达，而东方艺术看重线条和意境。
有人曾经形象地比喻西方的艺术像太阳，东方的艺术像月亮。
日本设计师仓又四郎从月亮来给人带来的那种柔和、平静、空灵的感觉中获得启发，设计了一款沙发椅，并给它起名为“月亮多么高”。
座椅创造性地用现代工业材料镀铝金属网编织结构塑出沙发的造型。
通过编织巧妙构成虚实的对比，创造了如月亮般轻灵飘逸的富于诗意的东方艺术格调。
设计师常为一种构想苦寻解决的方案，这时自然元素进入设计师的视野，与设计师的头脑发生作用，迸发出灵感的火花。
这种情况下，自然不再充当资料库的角色，而是助燃剂，推动新的设计横空出世。
3）亲和人机关系
人是自然的造物，无论人类文明发展到多高的程度，当人进入自然的怀抱，仍然会感到心旷神怡。
运用仿生学进行家具设计，可使人产生对自然物的联想，从而对家具产生自发的亲近感。
在挑选家具时称心如意，在使用家具时心情愉快。
日本设计师雅则梅田是现代设计史上一位出色的设计师，他曾设计过许多为人们所美喜爱的家具。
雅则认为，现代商业社会破坏了日本美丽的自然，希望通过设计再现自然之美。
他以花卉为题材的家具，如百合椅、玫瑰椅和兰花椅等。
这些椅子造型更加简练，具有雕塑般的美感。
颜色也更加单纯，整体为单色，只是在局部运用其他色彩。
通过抽象法则提炼花卉形态特征，其优雅的造型对女性消费者产生强烈的吸引力
北欧现代家具以具有人情味和生态性而著称。
北欧四国地处北极圈附近，冬天漫长，黑夜漫长。
由于这样的地理和气候特征，北欧人主要在家中与人交往。
因此，北欧家具非常重视与人的亲和关系，强调“让线条带有一丝微笑”。
汉斯·威格纳是北欧非常有代表性的设计师，在1947年设计了“孔雀椅”。
椅背为扇状，形似孔雀的尾巴，优美的造型令人联想到孔雀开屏。
椅背采用天然的实心槐木制成，扶手用椴木制。
仿生的造型加上天然的材料为这款家具注入浓郁的自然气息，质朴中传达出亲切
在机器产生之后，人们曾一度追捧机器理性、精密的美感，甚至提出建筑是居住的机器。
然而，随着时代发展，机器的呆板、冷漠
感越来越得不到人们的认可。
人是有生命的，人所使用的物品也应该具有生命力，才能与人进行情感上的交流。
从自然生命体中获取灵感，结合现代新材料、新技术设计的家具是有生命质感的家具，是与人亲和的家具。
技术应成为制造仿生家具的手段，从而更好的为人服务。
三、未来的仿生家具设计
1）从直到曲的演变
自然尚曲，曲线是自然的基本形态。
随着人类生产技术水平的提高，可以制造更复杂、更完整的曲线、曲面形态，这为仿生设计提供了更为广阔空间。
各种塑料成型简单，尺寸稳定性好，可用于制造各种曲面形态；坚硬的金属，在高温和压力作用下也可以弯曲成型；木材单板和实木材料经过处理后均可弯曲，在数字化机床的控制下，弯曲一次成型，并且尺寸精确；模具铸造技术可以生产连续三维曲面的家具。
有这些材料、技术作支持，未来家具必然走向曲线有机形态。
2）从单体仿生到系统仿生的进化
目前的家具仿生设计，多集中在单体家具模仿自然物的形态、结构和色彩方面，而模仿自然界循环过程是更高层次的仿生。
如何使家具从原料到产品再到废品的过程形成闭合环路？如何更有效地利用资源？目前，已有一些研究者在向自然学习，将自然生产者--消化者--分解者的过程运用于建筑和汽车设计。
我们相信在不远的未来，系统仿生也会进入家具领域，让我们拭目以待。