鲸鱼仿生设计研究与应用推广

◎孙雅文 姜智馨 穆 童

（中国美术学院 浙江 杭州 310002；青岛大学 山东 青岛 266072）

一、仿生设计概述

（一）研究内容

研究内容：以鲸鱼作为仿生产品设计对象的原因和特殊性、如何把生物体的形态特征和象征寓意与产品艺术设计相结合，以及仿生产品设计的优化设计等。

（二）研究方法

研究方法：市场调研，分析市面上的仿生产品功能及造型，明确设计定位，并绘制，分析草图，从中选出最佳方案，根据既定方案重新定位并再次绘制和优选草图，确定最终方案。

（三）课题背景

仿生学，该词汇最早出现于1960年，是工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科，而仿生产品设计的出现无疑是将仿生学和艺术设计学相融合，实现了科学与艺术的结合，传统和现代的碰撞以及人与自然和和谐相处、互惠互利，符合艺术设计的美学原则。

随着人民的物质生活水平极大提升，同时，人们对精神生活的需求随之也越来越强烈。现代社会的快节奏生活不断要求工业设计产品能够富有人情味，而不仅仅只是冷冰冰的现代工业品。因此，“人性化”设计理念备受消费者推崇，而仿生设计也正是基于其自然趣味和情感共鸣所赋予的人性化而逐渐流行。

（四）选择鲸鱼作为仿生设计的独特意义

在古人眼中，鲸鱼是一种充满神秘的庞然大物。古人对于鲸鱼的认识由来已久，鲸鱼因其体型巨大，甚至长期在古代社会被敬若神明。鲸鱼有许多“超能力”，值得人类向它学习。例如，声呐技术就是人类在模仿和研究鲸鱼和海豚的生理结构后发明的，但由于自然环境逐渐恶化和人类的大肆捕杀等问题，有些鲸类已濒临灭绝。专家分析，鲸鱼集体自杀的原因之一就是人类排放有毒物质所致[1]。因此，以鲸鱼为仿生设计研究对象，不仅能够吸收鲸鱼的生理优势以融入产品设计，使产品更具趣味性，而且还能引发人类的深思，从而思考如何加强保护对以鲸鱼为代表的大自然。

二、仿生设计现状调查

（一）仿生设计类型

仿生类型可分为造型、功能、质感肌理、情感、趣味、直觉仿生设计[2]。这几种类型为开展仿生设计的美学原理及审美原则提供了不同的分析视角。现代在的仿生设计不仅是简单的模拟动物的外表，而是在快速发展的科技中，设计者融入自己的设计思路、美学观念，贯彻人性化与保护自然的新设计理念。

（二）仿生设计产品的市场反响

随着人性化设计的普及和人机工学的快速发展，市场上出现的仿生设计产品已涉及到不同领域。新的技术和材料赋予仿生设计产品以全新活力，使产品不仅限于模仿自然生物的体态，而是进一步通过艺术设计展开新的研究。由于仿生设计产品的外形独到美观，且容易让消费者产生情感共鸣，因此日益受到消费者的喜爱。

三、设计定位

（一）设计思路

在坚持人与自然统一、以人为本的设计原则下，经过市场调研、产品调查、消费者定位分析后，以及通过研究仿生设计的历史及案例和鲸鱼的形态特征、行为特征、性格特征，从文化含义提取出关键词，并将其形态进行二维简化、三维转化，进一步考虑到产品设计的实用性和造型性。

（二）设计概念

鲸鱼椅的设计是从鲸鱼的性格特征以生活方式中提取并融入了一个重要的概念，即“母爱”。智能伴睡机器人的设计出于人们在社会压力下导致的社会焦虑的考量，在设计中加入了“音乐”元素，以达到抚慰人心的效果。由于夏天的时候天气比较炎热，所以在夏季进行BBQ活动的时候，篝火会增加参与者的炎热感，这样就产生了设计沙滩照明灯具的需要。

（三）功能定位

除能满足仿生产品造型的独特性外，同时，需能达到产品功能的实用性。鲸鱼椅和智能伴睡机器人都能满足人的日常需求，而沙滩共享灯虽然属于共享用品，但仍有利于个人使用，所以这几款产品的功能都定位在能满足人的基本生活娱乐。

（四）消费者定位

鲸鱼椅：设计主要针对亲子关系，“母爱的”设计理念更容易吸引到家庭消费者，适用群体不局限于亲子间。

智能伴睡机器人：睡眠不足时需要检测、入睡困难时需要音乐放松，适用于喜爱听音乐入眠的人群。

沙滩共享灯具：由于是共享产品，所以更适合集体出游的人群。

四、设计对象分析

（一）消费者的期望分析

实用性：实用性是作为工业设计产品中极为重要的一项要素，大部分消费者都注重所购产品的实用性。

性价比：高性价比的家居产品在电子产品市场中具有很强的竞争力，物美价廉的商品更易受到消费者青睐

使用年限：需符合国家家具、电子产品的标准使用寿命。

安全性：产品的安全性应符合国家标准。

环保：随着人类保护环境意识提高，消费者更倾向于购买环保商品。

（二）消费者的需求分析

随着中国经济的快速发展，人们越来越重视满足精神需求。因此在设计产品时，应该重视产品是否真正能符合消费者需求，摒弃多余功能，设计出实用、功能性强的产品，并将现代化设计理念融入其中。

五、产品思考

（一）文化思考

仿生设计学是以仿生学为基础，其理念及设计过程都具有很强的艺术性、科学性[3]。以鲸鱼作为仿生设计对象，具有其独特意义。

在中国，很早以前古人就对鲸鱼有过大量的描述。如《古今注》《庄子》《汉书》等著作都有相应的描述[4]。在西方，最早与鲸相关的故事是《圣经》里对约拿的记载。中世纪时期，对鲸鱼的记载见于斯堪的纳维亚和冰岛的文献，最重要的一部，当属13世纪中叶的《王室宝鉴》。

由此可见，东西方对于鲸鱼的认识都是非常早的，并且人类还为鲸鱼的庞大体型赋予了一种神秘感，因此鲸鱼有着很深厚的文化历史内涵和很强的可利用性。

（二）造型思考

鲸鱼椅：在鲸鱼的种类中，母鲸生育一只幼鲸需要很长时间，有些种类甚至需要超过1年，这在动物界中并不多见。在母鲸怀孕期间，母鲸和小鲸鱼之间会建立一种紧密联系，与人类非常相似，所以可以把母鲸和小鲸鱼之间的母爱元素融入到亲子椅的设计中。

鲸目体长1～30余米，体型庞大。所以在设计亲子椅的体型上，可效仿借鉴，可以让使用者感受到作为鲸鱼仿生产品所特有的包容、温馨感。不仅可让孩子感受到母亲的陪伴感，而且还给予家长安全感。椅子边缘的线条是圆润的流线型，摒除了传统椅子的尖锐棱角，不仅在形象上显得更加温柔可亲，更适用于孩子，提升产品使用的舒适感。

智能伴睡机器人：由于鲸鱼的体态可爱、线条流畅，所以可将鲸鱼的外形线条加以改善，设计成Q版的鲸鱼形象。机器人形态憨态可掬，孩子会更加喜欢这样的产品，就连成年人也会爱不释手。

沙滩共享灯：在设计过程中，同样抓住“庞大的”这一从鲸鱼中提炼出的关键词，使灯具既能有大的照明范围，又能够方便参与者的使用。其灵感来源于偶然间看见的Halley户外照明灯，采用鲸鱼鱼骨作为沙滩灯具的造型，一方面契合海滩主题，另一方面又能提醒人类保护动物、爱护大自然。

（三）功能思考

鲸鱼椅：能够提供一个比较舒适的空间，给亲子间活动的鲸鱼椅，可供父母和小孩一起对坐使用，父母在休息娱乐时还能够看管孩子。

智能伴睡机器人：鲸鱼每年进行有规律的南北洄游，它们的游泳速度较慢，常发出类似“唱歌”的声音，而且歌声中敲击音与纯正音的比例与西方交响乐的比例非常相似。这种庞然大物至少能够发出7个八度音阶的音，并且是按照一定的节拍、音阶长度和音乐短语来歌唱，此外，它们还会“艺术交流”[5]。

由于现代人在工作时的交流、睡眠时长和质量均有所下降，所以在智能化陪伴机器人的时候加入“音乐”元素，既能舒缓心灵，又可以供孩子娱乐和哄孩子入睡。同时，也能在不知不觉中监测睡眠情况，有效记录睡眠质量，然后根据数据调整睡眠。

沙滩共享灯：白天时可以通过太阳能进行充电，这样能够有效节省能源，防止浪费。鲸鱼鱼骨沙滩灯具的骨头设计为可拆卸式，晚上时可以直接把鲸鱼的鱼骨拆下来几根，把鱼骨插到沙滩中做照明使用，这样就可以根据使用者的需求，通过拔下肋骨的数量以改变周围环境的亮度，可以很好地解决夏日夜晚使用篝火导致的炎热问题。

（四）材料应用思考

考虑使用亚克力和ABS工程塑料，硬度足够，耐久性好，且抗老化，还能采用注塑或热压成型的工艺，方便制作出流畅的曲面。此外应注意鲸鱼椅和伴睡机器人属于室内家具，沙滩共享灯属公共设施，应选取更抗老化、坚固的材料，可考虑钢铁外壳等金属材料。

（五）产品种类思考

从仿生设计产品的创新到智能家具的公共设施，产品的体积不同，种类广泛。同样是从鲸鱼的形态仿生出发，依据产品新质程度划分，鲸鱼椅是在椅子基础上的交互改进，为改进型新产品；智能伴睡机器人属于结合睡眠质量检测功能与音响功能的小型智能家具，也属于改进型新产品；而沙滩共享灯是针对沙滩夜晚无照明设备而提出的可行性解决方案，因此属于新式产品，是针对沿海地区的产品。

（六）色彩运用思考

鲸鱼椅：采用粉色为主的配色，用白色和粉色搭配起来，更加符合“亲子”主题，营造出安静愉悦的家庭氛围。

智能伴睡机器人：依据仿生鲸鱼出水的形态而来，白色为胸腹部分，彩色为头部背部。以银白色作为统一色使得产品更具科技感，局部配色上，浅紫色给人以梦幻祥和、浅蓝色给人以镇定沉静、浅粉色给人温和优雅、浅绿则给人以清新舒爽之感。产品统一采用浅色系，力求在人进入梦香前，使产品与床之间的搭配显得更自然。

沙滩共享灯：将渐变色加入设计中，由橘黄色渐变到粉紫色，正巧是傍晚黄昏日落的色彩，银白色是皓月映于海洋，在不打破沙滩整体美观风景的同时，为沙滩提供夜晚的供明设备，除此之外，还有更多配色方案可供选择，以充分满足个性化需求。

六、设计图的分析及最终方案选定

（一）草图分析

以下是设计草图方案（如图1、图2、图3所示）：

图1 仿生鲸鱼椅设计草图

图2 沙滩共享灯设计草图

图3 智能伴睡机器人设计草图

以下是仿生形态的转化（如图4所示）：

图4 仿生形态的转化

（二）选定方案分析

鲸鱼椅：不选用塌陷的弧面形态，而选取科技感更强、整体感更高、曲线更为流畅的设计方案（图5）。

智能伴睡机器人：不使用形似大白（电影《超能陆战队》中的卡通形象）或者俄罗斯套娃的外形，而是在顶部制造一个流畅的渐变下陷曲面，使曲面不再单一，不仅结构更具有层次感，而且足够亲切人性化（图6）。

图7 沙滩共享灯

沙滩共享灯：整体采用贴近鲸鱼骨骼的设计方案，警示人们保护海洋生物。一块骨头对应一个骨节，方便灯具借取与回收（图7）。

七、结语

此次设计过程中始终贯彻以“人”为核心的原则，同时尽量满足装饰性与功能性的统一，因此该设计的使用受众面较广，仿生设计应从消费者的实际需求出发，力求产品能够覆盖广大消费者群体并真正做到以人为本。

图5 鲸鱼椅

图6 智能伴睡机器人