基于仿生设计的商业空间公共座椅设计研究

胡康 王明菊

摘要：在商业空间中，公共座椅是人们购物过程中的重要休憩设施，不仅影响了用户的购物体验，还是整个环境不可或缺的景观之一，一定程度上决定着商业综合体的质量。本文以商业空间中的公共座椅作为研究对象，结合仿生设计理念，并归纳整理文献，分析公共座椅造型设计中仿生手法的应用，试图重构其与人的关系，改善当今商业空间公共座椅设计风格单一的现状，从而提高商业综合体对群众的吸引力。最后提出了仿生设计在商业空间公共座椅设计的4项原则，并基于此进行了设计实践。为仿生形态的商业空间公共座椅设计提供了借鉴。

关键词：仿生设计 公共座椅 商业空间 造型设计 互动性体验

中图分类号：TB47 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2023）21-0127-04

Abstract：In commercial space，public seat is an important rest facility in the process of shopping. It not only affects the shopping experience of users，but also is one of the indispensable landscapes of the whole environment，which determines the quality of commercial complex to a certain extent.This paper takes the public seat in commercial space as the research object，combines the concept of bionic design，summarizes and collates the literature，analyzes the application of bionic technique in the modeling design of public seat，tries to reconstruct its relationship with people，improve the current situation of single design style of public seat in commercial space，so as to improve the appeal of commercial complex to the masses.Finally，four principles of bionic design in commercial space public seat design are put forward，and the design practice is carried out based on them.It provides reference for the bionic form of commercial space public seat design.

Keywords：Bionic design Public seats Commercial space Modelling design Interactive experience

引言

隨着人们生活水平和精神需求的提高，商业空间已从简单的货物集散中心发展为集消费、艺术和休闲为一体的大型购物中心。在这样的商业环境下，公共设施形式和功能的要求也越来越丰富。其中，公共座椅是商业空间中与人交互最多的公共设施之一，不仅影响人们的休闲购物体验，也是商业空间氛围整体性形成的重要环节。目前，对公共座椅的设计研究还有所不足，对商业空间中公共座椅的设计研究更为稀少。因此，将仿生设计融入公共座椅设计中，可以为其增加多层次的研究视角。仿生设计对公共座椅的外观造型设计和语义表达都有着重要作用，合理地应用仿生设计将丰富公共座椅的设计形态和细节，更好地满足现代市场环境对商业空间公共座椅的需求。本文基于对商业空间公共座椅设计的价值、现状和未来方向的分析，总结了仿生设计的应用方法，并提出了仿生设计在商业空间公共座椅中的设计原则。最后，我们提出了具体的设计方案，为后续的设计研究提供了较为有效的设计路径。

一、仿生设计概述

仿生学是一门交叉性学科，将科学技术与生物自然相结合。通过科学分析自然生物的生态功能、形态结构等样本，仿生学模拟自然生物系统的原理，将其中的形态、肌理、结构、颜色、功能等各个方面应用于人造技术中，形成自己的科学体系，并被广泛应用于产品设计的开发和创新中。仿生设计不仅仅是对产品构造的仿生，更是设计师想传达的一种生态理念。追求传统与现代、自然与人类、艺术与技术的融合创新，探索社会生产活动与自然界的契合点，追寻人类生存方式与观念，达到人与自然的高度真谛。基于仿生学相关理论和成果而衍生出的仿生设计，在指导设计的过程中也证明了其科学性与合理性，极大地促进了设计学的发展[1]。

二、坐具产品中的仿生设计基本理念

（一）形态与色彩仿生设计

仿生设计以自然界万物的形态、色彩等作为研究对象，在设计过程中有选择地应用使其与设计结合 [2]。形态方面主要从“意”和“象”的角度进行仿生。“意”指仿生自然原型与设计产品之间存在的抽象形态或可类比特点的联系；“象”指从具象的造型语言模仿自然物，使设计产品具有自然的亲和力，易于人们理解。通过“意”和“象”的仿生，设计可实现物物交融、形神兼备的效果。如图1，座椅巧妙地仿照了鲸鱼形态，鲸鱼头部是座椅，尾部则为承托支架，视觉上形成趣味美感和强烈个性。色彩是刺激人类眼球的首要信息，色彩心理学的研究表明，自然色彩可以映射人们的心理感受。如图2，多功能原木座灯，在色彩上仿照了树木的外皮，在开灯时模仿了萤火虫围绕树木的光亮，使灯光具有温馨的自然感，同时产品可作为座椅使用，从而实现了树桩形态仿生的设计语义。

（二）功能仿生设计

仿生设计是产品功能创新的重要环节，其目的是通过仿造自然造物的结构原理，推进产品的创新和更迭，提升产品的使用性能。其原理是通过模拟自然中存在的生物结构对现有产品进行结构上的再造，以捕捉与学习生物本身的独特功能，并从中有效提炼这些功能的设计机会点，以满足切实需求。如OUTSIDE / INSIDE“草垛子”文具收纳设计，如图3，通过对草垛的结构模仿，呈现出自然质感，重新诠释了对“容器”的传统理解，将传统的桌面文具转变为全新的自然视觉、触觉和功能体验。

（三）结构与肌理仿生

结构仿生不仅包括宏观的力学结构，也包括物体微观的组织结构，如肌肉骨骼结构、植物细胞结构等。Skeleton鱼骨椅，如图4，通过仿照鱼骨的结构由线状木条排列成椅面和椅背，结构上十分贴近人体脊椎，对背部的包裹感使得座椅的舒适度大大提高。模拟生物表皮的纹路，用造型材料表现生物形态和其表面纹理，可以让人们感受到自然的美好，并体验到形式美的体验。如图5，日本设计师Tamura Nao的创意，通过对荷叶的自然形态观察，得到设计启发，使用硅砂材料制成的碟子模仿了荷叶的质感，具有独特的柔韧性，方便盛放各类菜品，似荷叶般的清新淡雅增加了自然亲切感，展示了一种充满诗意的东方美学，达到了趣味性与功能性的和谐统一。

三、仿生设计在商业空间公共座椅的设计原则

（一）商业空间公共座椅的设计现状

在当下体验式购物的新场景下，新型购物中心主题公园兴起，其人性化的布局和丰富多元的展示方式吸引着游客前往。商场不再是简单的贸易中心，而是网红景点、艺术展馆和购物中心的完美结合，在这种“商业空间美术馆”的开创下，商业和艺术统一起来，购物变成了全新的消费体验，使物质和精神达到了和谐的统一[3]。公共座椅作为商业空间公共设施的一种，狭义上是室内空间生活使用的器具，而广义上则是人们追求美好生活环境的产物，具有公共性和传播性，能满足人们坐、倚、靠的需求，服务于商场中休息的人们，并与建筑空间融合，美化环境、引导顾客。

公共座椅的设计局限性对商业空间的整体体验产生了不利影响，由于美观性差、数量不足和舒适性一般等问题，商业空间的功能提升受到了限制。当前，购物中心的座椅缺乏特色，数量或位置不佳，边界效应导致中央空间的浪费，人们不愿和陌生人坐在一起，增加了座位的浪费率[4]。商场是人们释放精神压力和缓解身体劳累的场所，人们不仅在此进行消费活动，也需要适当休息来舒缓神经。因此，商场需要提供舒適、美观、功能齐全的座椅，以满足消费者的需求。

公共座椅本质上是为人服务，以人性化设计为重心，结合功能、舒适、美学、交互等多元化需求，不断增强其功能复合属性，从空间到时间多角度的设计为商业空间带来更多的灵活性和可变性，满足用户多样化的使用需求[5]。当前，商业空间的公共座椅为提高人员流通率在视觉体验感与使用舒适性上大打折扣，影响了商业空间的用户体验感受。助仿生设计中的色彩、结构和造型等设计细节，可以使公共座椅与商业空间形成和谐之美，以突出营造和谐环境与空间审美特质，满足消费者的多样化需求。

（二）基于仿生设计的商业空间公共座椅设计原则

1.呼应环境的仿生美学性

在商业空间公共座椅的设计过程中，美学性需要被不断挖掘和运用。生物存在天然的合理性与审美性，因此，以动植物资源为灵感来进行设计，可以从形态、色彩、结构、肌理质感等多个方面或单一某个方面入手，为公共座椅注入自然之美。为了与整体环境氛围和空间相协调，仿生座椅需要应用共生的理念在设施材料、色彩形态等细节符号上进行设计。例如，使用天然材料或具有自然特征的材料来营造座椅的自然肌理感，增强人们对自然的触觉感知；在形态上应用具象或抽象的生物特征设计元素来丰富座椅的造型设计，使人产生写实或写意的审美情感；可以利用生物独特优美的生理结构实现公共座椅的功能化，使座椅充满朝气和生命力。在进行造型上的仿生设计时，应从多个角度出发，发挥其自然美的优势，以实现更高的审美愉悦 [6]。如图6的位于悉尼歌剧院的肋骨凳，从结构上仿照哺乳动物肋骨内侧排列紧密，外侧轻微扩张的特征，采用蒸汽弯曲工艺使33根硬木弯折成弓廓形，并用铝制脊贯穿，形成优美且具有支撑性的轮廓形状，与悉尼歌剧院融于自然的设计理念吻合。

2.符合用户需求的实用性

公共座椅作为服务性设施，在商业空间的公共座椅仿生设计中，材料、形态和结构都要满足实用性的要求，并在此前提下创造设计亮点。座椅的主要功能是供人坐下休息，因此需要根据人机工程学来调整座椅功能尺度、“人-椅”界面、座椅材料，设计合理的座椅尺寸曲线，适当增加柔软材料，来缓解人与椅之间的界面活动带来的生理疲劳[7]。座椅的倾角位于110°左右较为合理，座椅坐面高度则应与人膝盖平齐，约为38～45cm。由于商业空间面积较大，人员流动频繁，公共座椅应散开排放，其可坐位置要尽量增加，以应对多人休息的情况。

3.注重体验的参与交互性

在商业艺术空间中，公共座椅与传统公共座椅有所不同。由于其特殊的位置场合，公共座椅与人之间的互动关系逐渐增强，这种互动的程度会对空间的活跃度产生影响[8]。在商业艺术空间中，人与装置艺术作品之间的互动主要分为两种类型。第一种是由感官引起的心理层面的认知性互动，即通过触摸、视觉和听觉等感官来感知作品所传递的信息。第二种是由行为引起的生理层面的参与性互动，即通过身体的动作与作品进行互动，如坐在公共座椅上、拍摄照片等。这两种互动方式相结合，能够让人更深入地领略设计师所传达的，对作品的感情和对空间的理解，从而产生共鸣[9]。

在认知互动中，人们会通过五种感官去感知公共座椅的形态、材料、色彩和结构等方面，并产生情感上的互动。设计师应该考虑到这五种感官，并将它们应用于仿生设计中。从视觉、听觉、触觉等角度出发，为仿生公共座椅设计注入更具张力的体验。如图7的俄罗斯方块座椅，其随着地面上地砖的几何排列规律而凸起，与环境交互相契合，给人带来视觉上和谐。如图8的鹅卵石座椅则从视觉和触觉角度取用鹅卵石低矮圆润的外观和光滑温润的肌理，错落的散布在环境中带来自然柔和的氛围。

4.艺术理念的传达性

公共座椅作为一种装置艺术，不仅满足其功能的可用性，而且作为景观的一部分，也表达着景观环境的内涵，阐述着空间秩序与环境独有的调性。通过设计师的设计手法，公共座椅实现了更高层面的艺术价值，向公众传达了深刻的设计理念。在商业空间中，设计师可以借助声、光、电等科技手段，实现公共座椅与商业空间更好地融合，增添更多互动的可能性，使用户更深刻地感受到其中的艺术理念[10]。

四、商业空间公共座椅仿生设计实例

（一）生物仿生元素的提取

本文以仿生设计在商业空间公共座椅中的4个设计原则为依托，选定合适的仿生元素进行推演。通过仿生语义学分析其理念和价值，构思其交互功能，并选取不同材质进行结合。同时，通过问卷调查和用户访谈，分析用户的喜好、需求和商业环境等因素，最终确定了流线型动物造型元素作为仿生设计的基础，并不断推演。通过实践设计，进一步拓展商业空间公共座椅的创新设计研究。如图9，产品造型上借鉴了栉水母、蛞蝓等海洋生物形体，这几类海洋动物具有柔软、灵活、外形奇异的特点。而造型形体上并未直接采用栉水母的形态，而是抽象概括了蛞蝓类生物的游动姿态[11]，把蛞蝓向前扭曲的身体蜿蜒成长椅的轮廓。长椅双向可坐，中间突起的椅背借鉴了鱼类的背鳍和蜥蜴隆起的背部。设计将生物灵动曲折的运动姿态抽象为座椅外部线条，将鱼类背鳍类比为长椅靠背，5条弯曲的轮廓线互不相同，共同组成长椅的支撑框架。“栉”本意为梳子，比喻像梳齿那样密集的排列，栉水母名字的由来正是因其紧密排列的栉板，而栉椅将放大栉水母这一特点，用透明材料做梳齿状椅身，模拟栉水母的栉板。

（二）基于仿生设计原则的公共座椅建立过程

通过设计元素提取与产品特性分析，参照基于仿生设计的商業空间公共座椅的设计原则，综合分析确定座椅设计所使用的仿生元素及转换方式，见图10。依据环境仿生美学性原则，将蛞蝓运动的形态运用至公共座椅则意指人流为海，座椅则是刺破水流的鳍，引导着人流方向。将鱼类背鳍类比为长椅靠背则是遵循了符合用户需求的实用性原则，符合人体工学，使用户使用体验更为舒适。参考注重体验的参与交互性原则，将栉水母透明的躯体和梳齿状的栉板转换为透明的椅身和排列整齐的支撑，同时放大栉水母在海水中能显示出彩虹般光芒的显著特征，加入科技元素试图达到座椅随人体移动而发光的交互效果，在艺术理念的传达性上意指生物的呼吸和生命的律动，展示了人对海洋的敬畏之心，对自然的保护意识。

（三）材料与工艺选择

座椅材料分为3部分：铁质框架、织物、光源。1. 框架采用钢管支撑，利用数控弯管机弯曲钢管至固定弧度，最终得到6根较为精准的边。根据模型计算支撑棍的长度和数量，进行切割和焊接，最终用白色喷漆涂上。2.选用透明PVC塑料管和透明亚克力棒作为编织材料。使用一根连续的PVC管编织将脊背一侧连接底部，一侧连接椅面。椅身的编织上，在每条PCV管中插入透明亚克力棍增加其支撑性，后将结合物按规律排列编织，得到栉板状的椅身。将电缆排列成带状，从椅面倾斜拉至底部，模拟DNA中的碱基对。多色半透明玻璃丝在内部编织，比喻生物的毛细血管，暗指污染海洋的渔网。3.本次设计将冰蓝色和蓝色灯条分段，斜插进长椅内部，使光线分布整个长椅，并通过透明PVC管和亚克力棍散射出来，形成梦幻的发光效果。在电路中，每根灯条下安装了人体红外感应装置和呼吸灯模块，使灯条随人体的移动缓慢亮起。

（四）设计作品展示

从人体工学角度出发，座椅的倾角定为10°～35°，适宜人体倾靠，椅面高度为40公分可使小腿直立放置。长椅总长度2.5m，总宽度1.2m，可坐位置最窄16cm，最宽38cm，最多容纳6人，椅背高0～38cm，长椅总高度为78cm，满足用户在商业空间休息的基本需求。由于体形庞大，故将长椅从中间分为两部分，既方便制作和运输又降低了成本。

在设计初期，设计草图是展现设计想法并刺激灵感的最好呈现方式，有助于设计师整理设计思维并进行下一步的完善。根据对前期调研的研究分析，对柔软海洋生物的造型元素进行提取，并在此基础上进行形态演变和细化，最终得到理想的设计草图，见图11。确定初稿后运用Rhino 3D建模软件对其进行3D建模，运用Keyshot渲染软件对模型进行材质贴图和渲染，得到的效果图见图12。最后进行材料焊接加工和编织，手工制作公共座椅实物，见图13。

“栉椅”是一款基于仿生设计的公共长椅，场景定位于商业艺术空间，是集多媒体互动装置和休闲座椅于一身的公共座椅。其透明栉状椅身仿生于栉水母，内部灯带受编程控制通过人体感应触发而闪烁，意指生物的呼吸，见图14。长椅的仿生造型与工业材料结合，表达对生命的敬重和对未来生命与科技的和谐共处的期待。

结语

本文研究了仿生设计与商业空间中公共座椅的创新性组合方式，提出了两者结合时应遵循仿生美学性、以人为本、交互性、理念传达性的4项设计原则，并在此4项原则上进行实践设计。在理论层面上，仿生设计为商业空间中的公共座椅带来了新的研究路径和创新方法，在公共座椅中注入了回归自然的理念，使其研究空间被进一步拓展。在实践层面上，通过理论与实践设计的相互结合，进一步巩固了4项设计原则，总结出商业公共座椅中仿生设计的多种材料组合方式与多类别的仿生方法，为设计从事人员在商业空间公共座椅的开发、设计和升级中提供了可借鉴的案例。

大自然提供了多种多样的自然资源是设计资源宝库，如果我们能遵循古人“师法自然”的哲学思想，从大自然的馈赠中掌握生物的独特特征，感受生命的悸动，并将其形态、结构、理念等巧妙地类比运用到现在的设计中，将丰富设计方法的研究。

参考文献

[1]杜鹤民，基于产品语义的形态仿生设计方法研究[J]. 包装工程，2015. 36（10）：60-63.

[2]吕红，王昕羽.仿生设计学在座椅设计中的应用研究[J].家具与室内装饰，2019（07）：116-117.

[3]王锡金，赵灵芝.商业空间公共设施设计路径探析[J].包装工程，2022，43（08）：329-331+339.

[4]徐雅洁，白雪，储凯峰 . 论城市户外公共座椅规划设计的优化[J]. 北京印刷学院学报，2019，27（8）：37-39+46.

[5]张冉，熊建新.城市公共空间座椅设计研究[J].包装工程，2010，31（14）：12-14.

[6]吴香君. 公共座椅的仿生设计研究[D].北京化工大学，2018.

[7]杨丽帆，申黎明，谈立山等 . 人 - 椅界面设计对座椅舒适性的影响[J]. 家具，2020，41（2）：29-33.

[8]杜成巍，周阿成. 互动装置艺术在城市商业空间的应用研究[J]. 设计，2019，32（7）：56-57.

[9]伍迪.装置艺术在城市景观设计中的互动性应用研究[D].东华大学，2014.

[10]韩宇翃，高世敏，齐羚，等.可持续理念下的交互景观设计策略与方法研究[J].中国园林，2020，36（12）：47-51.

[11]宁杰.海洋动物形态仿生在包装容器设计中的应用研究[J].设计，2022，35（21）：132-134.