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
仿生设计知识点仿生设计是一种借鉴生物形态、结构、功能和机理，应用于工程和设计领域的创新方法。
通过观察生物界的优秀设计，人们可以从中获取灵感，并将其运用到建筑、产品设计、机器人技术等领域。
本文将介绍一些与仿生设计相关的知识点。
一、生物形态与结构1.1 动物和植物的形态特征：了解不同生物的形态特征，包括尺寸、形状、表面纹理等方面的差异。
例如，了解在不同环境中生长的植物的形态适应性。
1.2 动物骨骼结构：探索不同动物的骨骼结构，包括鱼类的骨骼、鸟类的骨骼和哺乳动物的骨骼。
了解它们的结构特点以及与功能之间的关系。
1.3 生物的表面纹理：研究生物表面纹理对生物体特殊功能的影响，例如莲花叶片的自洁性能和鲨鱼皮肤的减阻特性。
二、生物功能和机理2.1 生物能源获取：研究不同生物的能源获取途径，如光合作用、化学能转换等。
探索如何将这些机制应用于可持续能源领域。
2.2 运动与机动能力：了解动物的运动机制，如飞行、游泳和奔跑。
研究它们的解剖结构和运动方式，为航空航天和机器人技术提供灵感。
2.3 生物感知能力：探究生物的感知机制，如鸟类的视力、蝙蝠的听觉以及昆虫的嗅觉。
了解它们在特定环境中如何感知并做出相应的行动。
三、仿生设计应用领域3.1 建筑设计：借鉴生物的形态和结构，设计出更加高效、环保、舒适的建筑物。
例如，通过模仿树木的支撑结构，设计出更加稳定的建筑框架。
3.2 产品设计：运用仿生设计原理，开发出能够更好地满足用户需求的产品。
例如，通过借鉴鸟类的翅膀结构，设计出更加轻巧且高效的飞行器。
3.3 交通工具设计：借鉴动物的运动机制，设计出更加节能、安全的交通工具。
例如，通过学习鱼类的游动方式，改进船舶的推进方式。
3.4 医学与健康领域：借鉴生物的生理结构和功能，开发出更加可靠、智能的医疗设备和健康产品。
例如，仿照昆虫的吸血方式，设计出无痛的血液采样器。
四、未来发展趋势仿生设计领域正不断发展壮大，未来可能涵盖更多的学科和领域。
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。
仿生设计的理念和发展趋势
仿生设计的理念和发展趋势
仿生设计是以自然界生物形态、结构、功能和行为为参照对象，将生物学原理应用于设计过程中的一种设计方法和理念。
1. 理念：
- 亲和性设计：仿生设计强调与自然界的和谐共生，通过模仿自然形式和特征，实现与环境和人类的亲和性。
- 优化设计：仿生设计通过学习和模仿自然界的演化和优化过程，追求最佳的结构和功能组合，提升设计的效率和性能。
- 可持续发展：仿生设计倡导以自然为师，将生物学原理运用于设计中，实现可持续发展，减少对环境的负面影响。
2. 发展趋势：
- 生物材料应用：生物界的材料具有许多特殊性质，如轻量、柔韧、耐用等，未来仿生设计可能更多地应用生物材料，打破传统设计的限制，创造更智能、高效的产品和建筑。
- 仿生机器人：仿生机器人将模仿生物的形态和行为，用于各种领域，如医疗、灾害救援、工业等。
未来的发展趋势是更加精密、智能、高效的仿生机器人。
- 生物能源利用：仿生设计可以从生物体的能量转化和利用中汲取灵感，开发新型的生物能源技术，实现可持续、清洁能源的利用。
- 生态城市规划：仿生设计可以通过模仿生态系统的自组织、适应性和循环利用原理，实现城市的生态化建设，打造可持续发展的生态城市。
总之，仿生设计的理念在未来将更加广泛应用于各个领域，通过与自然界的亲和性和优化设计，实现更高效、智能、可持续的设计解决方案。
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
根据对生物体的分析，做出定量的数学依据，用各种技术手段（包括材料、工艺等）制造出可以在产品上进 行实验的技术模型。牢牢掌握量的尺度，从具象的形态和结构中，抽象出功能原理。目的是研究和发展技术模型 本身。
建立好模型后，开始对它们进行各种可行性的分析与研究： ①功能性分析 找到研究对象的生物原理，通过对生物的感知，形成对生物体的感性认识。从功能出发，对照生物原型进行 定性的分析。 ②外部形态分析 对生物体的外部形态分析，可以是抽象的，也可以是具象的。在此过程中重点考虑的是人机工学、寓意、材 料与加工工艺等方面的问题。 ③色彩分析 进行色彩的分析同时，亦要对生物的生活环境进行分析，要研究为什么是这种色彩？在这一环境下这种色彩 有什么功能？ ④内部结构分析 研究生物的结构形态，在感性认识的基础上，除去无关因素，并加以简化，通过分析，找出其在设计中值得 借
1、形态仿生设计学研究的是生物体（包括动物、植物、微生物、人类）和自然界物质存在（如日、月、风、 云、山、川、雷、电等）的外部形态及其象征寓意，以及如何通过相应的艺术处理手法将之应用与设计之中。
2、功能仿生设计学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。
人类最初使用的工具——木棒和石斧，无疑是使用的天然木棒和天然石块；骨针的使用，无疑是鱼刺的模 仿……所有这些工具的创造、生活方式的选择都不能说是人类凭空想象出来的，只能说是对自然中存在的物质及 某种构成方式的直接模拟，是人类初级创造阶段，也可以说是仿生设计的起源和雏形，它们虽然是比较粗糙的、 表面的，但却是我们今天得以发展的基础。
从国内外仿生设计学的发展情况来看，形态仿生设计学和功能仿生设计学是目前研究的重点。
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。
仿生学设计
仿生学设计在探索自然界的奥秘中，人类不断从生物身上汲取灵感，以创造出更加高效、环保和智能的技术与产品。
这一领域被称为“仿生学”，它通过模仿生物体的结构、功能、原理和行为，为现代设计提供了无限的可能性。
本文将介绍仿生学设计的基本原理及其在不同领域的应用实例。
仿生学的基本原理仿生学基于一个核心理念：自然界中的生物经过亿万年的进化，已经形成了适应其生存环境的最佳解决方案。
这些解决方案往往具有高效能、低成本和可持续性的特点。
因此，通过研究这些生物的特性并将其应用于人类的设计中，可以极大地提高技术的性能和环境适应性。
仿生学在建筑设计中的应用结构设计- 蜂窝结构：蜂窝的六边形结构以其优异的力学性能和材料利用率被广泛应用于建筑领域，如蜂窝梁、蜂窝板等，它们既能承受较大的载荷，又能减轻结构重量。
- 鸟巢结构：北京国家体育场（鸟巢）的设计灵感来源于鸟类筑巢的方式，采用交错的钢结构模拟树枝的形态，既美观又稳固。
节能设计- 温室效应：模仿植物叶片的蒸腾作用，设计出能够自动调节室内温度和湿度的建筑表皮系统。
- 光合作用：利用类似植物光合作用的原理，开发能够转化太阳能为电能的建筑材料。
仿生学在机器人技术中的应用运动机制- 蛇形机器人：模仿蛇的运动方式，设计出能在复杂地形中灵活移动的机器人。
- 壁虎爬墙机器人：借鉴壁虎足部微观结构的粘附原理，制造出能在垂直墙面上自由移动的机器人。
感知能力- 昆虫复眼相机：模拟昆虫复眼的结构，开发出视野宽广且对运动物体反应灵敏的相机系统。
- 蝙蝠声纳定位：借鉴蝙蝠使用声纳进行空间定位的能力，提升自动驾驶汽车和无人机的环境感知精度。
仿生学在材料科学中的应用自愈合材料- 仿生皮肤：模仿人体皮肤的自我修复机制，研发出能在受损后自我修复的高分子材料。
超疏水材料- 莲花效应：借鉴莲花叶表面的超疏水性质，开发出防水防污的涂层材料。
结语仿生学设计不仅是科技创新的产物，更是人类智慧与自然和谐共生的体现。
通过对生物特性的深入研究和应用，我们能够创造出更加高效、环保和智能的技术与产品，推动人类社会向着可持续发展的方向前进。
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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
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模仿鲨鱼鳃裂的车身侧面通风口设计
仿形和仿态
❖ 即通过模仿某些生物生长或活动过程中的某—优美且合理瞬 间形态来设计产品，其主要目的是为体现产品的速度感与生 命力。如很多摩托车的造型看上去就像是奔跑中的动物形态
•拉伸法
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拉伸法训练
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立体形态的设计手法
• 变形 （扭曲、盘绕、倾斜、膨胀等 ） • 分割（立体形态的减法） • 组合或者添加（形体加法）
松果灯具 形态的加法训练 立体形态的变形训练
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❖ 对台灯、音箱、闹钟等进行仿生设计。
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❖ 曲壶形象源于蜗牛的有机生态，通壶以一条涡线贯通，同时
形成线与面的变化。线条处理清晰挺秀，静中有动。流与把
所形成的虚空间与壶的实体对比强烈，巧妙地勾勒壶体的廓
美。
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❖ 神鸟出林
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以嫩芽形态为仿生对象的“Dr. Kiss ”牙刷设计 菲利普 斯塔克
❖ 设计者在对生物进行主观的感知时，即使对于相同的对象， 由于观察角度、生活经验、抽象方式、表现手法、抽象的 特征等不同等原因，会产生不同的抽象的形态。
❖ 抽象形态必须经过人的联想和想象，生物原形才能“重新” 浮现于脑海中。
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❖ 对生物形态的仿生，可以选择对生物局部特征或整体特征进 行仿生，局部仿生一种是在产品设计中只模仿生物的局部形 态、如选择某植物的花、叶或是个体植株、植株群等的形态 进行模拟。
对称、均衡
比例、韵律
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结构
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肌理
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意象
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仿形态的设计
❖ 是设计师在对自然界生物的外部形态认知的基础上，经过 简化、抽象、夸张等设计手法应用到产品外观的创新设计 中。
❖ 形态的仿生，可分为： 具象形态仿生和抽象形态仿生。
动态仿生（仿态）和静态仿生（仿形）
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①具象形态的仿生
具象形态是外界之形映入眼睛，刺激神经后感觉到存在 的形态。
❖ 静态仿生，任何一种生物，在其整个生命周期中必然有— 个比较稳定与成熟的时期，而通过模仿这个时期所呈现出来 的形态来设计产品的方法就是静态仿生。常见的产品仿生一 般都是静态仿生法。
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其仿生对象
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“苍鹭”台灯
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克拉尼水龙头设计
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形态仿生的要点：
1、形态仿生对象的选择要 注意与产品有某种关联性。
手手与与手游耙与标（碗卡耙（尺的捧（功的测能功量）能功）能） 手与钳子（捏的功能）
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பைடு நூலகம் 仿色彩设计
塑料榨汁器设计
Apple iMac电脑
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煮蛋器设计
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四季色彩的变化
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❖ 仿肌理设计
仿水果表面肌理的饮料盒包装
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仿生物意象
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❖ 流、盖、鋬(pan)以至壶身，各部份皆显得圆圆饱饱，塑造 出敦厚纯朴、乐天知命的渔翁造型。圆锥状流向出水处收 缩；提把下粗上细的设计，营造出开朗的意味。
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锯条及其仿生对象——露兜
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国家大剧院
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荷叶表面不沾水的原理图示及其在产品中的应用
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以玫瑰刺为以结丝构瓜仿纤生维对为象结的构铁仿刺生围对篱象设的计清洁球设计
对苍耳结构的仿生 尼龙纽扣设计
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蜂窝——蜂窝复合板——奔驰smart汽车
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“汉尼拔”胶带座
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通过形态仿生实现功能仿生
仿生设计
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❖ 仿生法是指通过对生物系统的研究，模拟生物的功能、 结构、形态等，开发出新技术、新构造，创造新事物的思 维方法。 仿生设计可分为： 仿形态设计 仿生物结构、功能设计 仿生物色彩与美感设计 对称、均衡 仿生物表面肌理与质感设计 仿生物意象等。 蚂蚁、老鹰、牡丹
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仿形态设计
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