基于连杆机构的动态文化创意产品设计

杨欣源 齐英杰

关键词：连杆机构;动态;文化创意产品设计

文化创意产品是将文化和创意有机结合并具有高附加值的产品。从中国知网的文献数量上看，文化创意产品设计研究从2016 年以来持续升温，已经成为当前设计领域研究的热点之一。目前，对文化创意产品的研究主要可以分以下三个方向：（1） 从文化视角出发研究文化创意产品设计。该方向主要是研究传统文化、地域文化、民族文化、单位文化的特色，并将其融入文化创意产品之中。如通过对中国传统的傩面具文化[1]、荆楚文化[2]、内蒙古的民族文化[3]、故宫文化的研究[4]，提炼出具有代表性的视觉元素，并将其应用于文化创意产品设计中。（2） 从设计方法角度研究文化创意产品设计。这个方向主要集中在符号学和用户体验在文化创意产品设计中的应用。如对符号学的语意、语用、语构、语境理论在文化创意产品设计中的应用方法进行研究[5]，对唐纳德· 诺曼的情感化设计三层次理论在文化创意产品体验设计中的应用方法进行研究[6-7]。（3） 从技术角度研究文化创意产品设计。这个方向主要是研究新材料、新工艺在文化创意产品设计中的应用。如从色彩、材质、表面工艺等方面探讨CMF 理念在陶瓷文化创意设计中的创新应用与方法[8]。

从文献来看，关于文化创意产品设计研究主要集中在文化、符号、体验等三个角度，而从技术视角研究文化创意产品设计的文章很少。另外，从市场角度观察可以发现，文化创意产品的种类主要集中在旅游纪念品、日常用品、办公用品等。绝大多数文化创意产品都是基于传统人文文化、地域文化或民族文化进行设计的，技术含量偏低，以静态为主，且同质化现象严重。能够表现科学文化、技术文化的动态文化创意产品，除了牛顿摆、混沌摆等少数几种之外，很难见到其他产品。随着技术的发展，人们对文化创意产品的新颖性、体验性要求也会越来越高。文化创意产品所反映的文化内涵应是多元的，不能仅仅聚焦在人文文化方面，科学和技术文化也应该成为文化創意产品设计的研究对象。因此，本文试图对机械中的连杆机构在文化创意产品中的应用进行深入研究，探索能够反映科技文化内涵的、动态的文化创意产品设计。

1 连杆机构概述

连杆机构是机械的基础机构。其结构简单，容易制造，工作可靠，在机械领域应用广泛。其中平面铰链四杆机构是最基本的平面四杆机构型式，是由四个刚性构件用转动副链接组成的，各个运动构件均在同一平面内运动的机构，可以分为曲柄摇杆机构，双曲柄机构和双摇杆机构，如表1 所示。

曲柄摇杆机构中，曲柄（杆件1）为主动件且等速转动，而摇杆（杆件3）为从动件作变速往返摆动，连杆（杆件2）作平面复合运动。在双曲柄机构中，主动曲柄（杆件1 或杆件2）作等速旋转运动，从动曲柄（杆件2 或杆件1）作变速运动;当杆件1 与杆件2 长度相同、连杆2 与机架AD（杆件4）长度相同时，为常见的平行四边形机构。在双摇杆机构中，杆件1 与杆件2 只能作非整周转动，连杆（杆件2）作平面复合运动。

2 平面四杆机构的动态

动态是指：（事情）变化发展的情况;艺术形象表现出的活动神态;运动变化状态的或从运动变化状态考察的[9]。

连杆机构的动态包含两个方面：（1） 连杆机构的运动特征，如杆件的运动形式（转动、摆动和移动）、速度和加速度;（2） 连杆机构运动引发人的心理感觉或情绪体验。

情绪是往往伴随着生理唤醒和外部表现的主观体验。影响人情绪的因素可以分为外部环境诱发事件和人的内部因素。内部因素与情绪的定义取向相关，分别是自主神经系统激活（身体知觉观取向）、基因编码的情绪系统激活（进化主义观取向）和认知评价（认知评价观取向）。情绪的主观体验是高度相关的连续体，是一种模糊状态。为了对情绪体验进行较为准确的描述，Russell（1980）提出了描述情绪体验的环形模型，认为情绪可以分为愉悦度和唤醒度两个维度进行描述（如图1）[10]。

连杆的运动特征不同，会引发人的不同情绪体验。通过访谈法对平面铰链四杆机构的情绪体验进行探索性调查与分析，得出初步结果，如表2 所示。

将表2 中的平面四杆机构的情绪体验用图1 中的情绪环形模型进行分析，可以得出图2。

3 基于连杆机构的动态文化创意产品设计实践

3.1 动态摆件机构选型

桌面摆件是文化创意产品种类之一，它可以分为静态和动态两种。在市场上，动态摆件种类很少。现在很多人，特别是年轻人，工作紧张，心理压力大，往往通过注视动态摆件的方式释放。根据图2 的结论，本文选取位于第I、Ⅳ象限中的正向平行四边形机构，以其为基础进行摆件设计。

鉴于单个正向平行四边形机构看起来体量比较弱，本文选择了12 个机构，分成大、小尺寸2 组，每组沿着直线排列，并且大、小尺寸机构在空间上互相交叉，如图3 所示。

3.2 动态摆件机构的速度设计

为了使摆件的运动方式多样化，产生更加丰富的动态，对图3 中的设计方案进行了改进和优化，如图4 所示。在改进优化后的设计方案中，12 个平行四边形机构，每个机构都由一个独立的电机驱动，并且摆件的基座形态和尺寸，看起来也更加牢固、硬朗，机械感更强。

摆件中机构的运动速度（周期），参考了呼吸灯的周期，每分钟可以往复16—18 次。用户也可以根据自己的偏好或需求，通过旋钮对机构的运动速度（周期）进行调节，以产生更加丰富、多样的运动形态。

4 结论

当今文化创意产品的市场虽然非常繁荣，但同质化现象严重，能够展示科技文化的、动态的文化创意产品种类很少。本文应用机构学、情绪心理学的基本理论和设计研究的方法，对平面四杆机构的动态情绪体验进行了初步研究得出：当机构的运动速度适度的时候，正、方向平面四杆机构、双摇杆机构、曲柄摇杆机构的动态会产生较强的愉悦感;当运动速度较高时，正、方向平面四杆机构、双摇杆机构、曲柄摇杆机构的动态会给人带来繁忙、急躁或恐惧的感觉;当运动速度较低时，平面四杆机构、双摇杆机构、曲柄摇杆机构的动态会给人带来枯燥、无味、冗长的感觉。同时，应用上述初步结论，设计了能够体现机械运动美感的，能够给人带来新颖情绪体验的动态摆件。