仿生设计理解与作业.pptx

仿生设计仿生设计的基本概念仿生设计的基本概念仿生设计学是以自然界万事万物的仿生设计学是以自然界万事万物的“形形”、色、色”、音、音”、“功能功能”、“结结构构”等为研究对象，有选择地在设计等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理，为设计提过程中应用这些特征原理，为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。新的途径。师法自然的仿生设计是一种重要的设师法自然的仿生设计是一种重要的设计方法。建构人与机器、生态自然与计方法。建构人与机器、生态自然与人造自然之间的高度和谐，是仿生设人造自然之间的高度和谐，是仿生设计的主要目标。计的主要目标。仿生设计的发展历史仿生设计的发展历史 相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害；四千多年前，我们的祖先“见飞蓬转而知为车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车。古代庙宇中大殿之前的山门的建造，就其建筑结构来看，颇有点像大象的架势，柱子又圆又粗，仿佛像大象的腿。我国古代劳动人民对水生动物鱼类的模仿也卓有成效。通过对水中生活的鱼类的模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体，仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹，由此取得水上运输的自由。后来随制作水平提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。还有古代水战中使用的火箭武器“火龙出水”。仿生设计形式仿生设计形式1.1.形态的仿生形态的仿生 2.2.功能的仿生功能的仿生3.3.结构和材料的仿生结构和材料的仿生 4.4.综合仿生设计综合仿生设计仿生设计形式仿生设计形式 具象形态是透过眼睛构造以生理的自然具象形态是透过眼睛构造以生理的自然反应，诚实地把外界之形映入眼睛膜刺激神反应，诚实地把外界之形映入眼睛膜刺激神经后感觉到存在的形态。它比较逼真的再现经后感觉到存在的形态。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。工业产品不宜采用具象形态。1.1.形态的仿生形态的仿生-具象形态的仿生具象形态的仿生仿生设计形式仿生设计形式仿生设计形式仿生设计形式1.1.形态的仿生形态的仿生-抽象形态的仿生抽象形态的仿生 抽象形态是用简单的形体反映事物抽象形态是用简单的形体反映事物独特的本质特征。此形态作用于人时，会产独特的本质特征。此形态作用于人时，会产生生“心理心理”形态，这种形态，这种“心理心理”形态必需生形态必需生活经验的积累，经过联想和相象把形浮现在活经验的积累，经过联想和相象把形浮现在脑海中，那是一种虚幻的，不实的形，但是脑海中，那是一种虚幻的，不实的形，但是这个形经过个人主观的喜怒哀乐联想所产生这个形经过个人主观的喜怒哀乐联想所产生的形变化多端、色彩丰富，这与生理上感觉的形变化多端、色彩丰富，这与生理上感觉到的形大异起趣。到的形大异起趣。仿生设计形式仿生设计形式仿生设计形式仿生设计形式-形态高度的简化性和概括性形态高度的简化性和概括性-形态丰富的联想性和想象性形态丰富的联想性和想象性-同一具象形态的抽象形态的多样性同一具象形态的抽象形态的多样性抽象的仿生形态具有以下特征：抽象的仿生形态具有以下特征：仿生设计形式仿生设计形式2 2、功能的仿生、功能的仿生 人们发现，动植物的某些方面的功能，实际上远远超越了人类自身在此方面的科技成果。生存在自然界中的各种各样的动植物能在各种恶劣复杂的环境中生存与运动，这是因为其运动器官和形体与恶劣复杂环境斗争进化的结果。植物和动物在几百万年的自然进化中，不仅完全适应自然，而且其进化程度接近完美。今天，我们生活在科学技术飞快发展的时代，学习和利用生物系统的优异结构和奇妙的功能，已经成为技术革新和技术革命的一个新方向。仿生设计形式仿生设计形式 根据蛙眼原理，科学家利用电子技术根据蛙眼原理，科学家利用电子技术制成了雷达系统，能准确快速地识别目标。制成了雷达系统，能准确快速地识别目标。仿生设计形式仿生设计形式 根据加重的翅痣蜻蜒在高速飞行时安然无恙，人们仿效其在飞机的两翼加上了平衡重锤，解决了因高速飞行而引起振动的棘手问题；仿昆虫复眼的构造特点，人类造出了大屏幕模块化彩电和复眼照相机；仿生设计形式仿生设计形式3 3、结构和材料的仿生、结构和材料的仿生 随着仿生学的深入开展，人们不但从外形、功能去模仿生物，而且从生物奇特的结构和肌理中也得到不少启发。人们在“仿生制造”中不仅是师法大自然，而且是学习与借鉴他们自身内秉的组织方式与运行模式。仿生设计形式仿生设计形式 蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小蜂房组成，每个小蜂房的底部由 3 个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的菱形钝角 109 28 和锐角 70 32 完全相同，是最节省材料的结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及制造航天飞机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。仿生设计形式仿生设计形式 所有的柔性材料如藤所有的柔性材料如藤,绳绳,索都具有索都具有极强的抗拉特性极强的抗拉特性,由柔性材料组成的建由柔性材料组成的建筑结构称为悬索结构筑结构称为悬索结构,它具有跨越大跨它具有跨越大跨度的能力度的能力,而且特别节省材料而且特别节省材料.蜘蛛网就蜘蛛网就是自然界中的悬索结构是自然界中的悬索结构.蜘蛛网能承受蜘蛛网能承受很大的力很大的力,有的蜘蛛网上放上一个啤酒有的蜘蛛网上放上一个啤酒瓶也不会掉下地瓶也不会掉下地.仿生设计形式仿生设计形式4 4综合仿生设计综合仿生设计 在现代工业产品设计中，单纯地从在现代工业产品设计中，单纯地从形态、功能、结构或材料的某一个方形态、功能、结构或材料的某一个方面来仿生是很少见的，更多的是综合面来仿生是很少见的，更多的是综合形态、功能、结构和材料的多个方面形态、功能、结构和材料的多个方面来进行仿生设计，而且还从大自然的来进行仿生设计，而且还从大自然的生存哲学即和谐与共生的角度进行仿生存哲学即和谐与共生的角度进行仿生设计，诸如绿色仿生设计，可持续生设计，诸如绿色仿生设计，可持续仿生设计等。仿生设计等。仿生设计形式仿生设计形式自然中空结构自然中空结构 在自然界，我们发现很多高度复杂的中空结构，重量保持最轻，却有出色的韧性和强度，这些正是汽车生产需要的特性。于是，鸟类的羽毛骨质，螃蟹、蜘蛛等的壳就成为我们研究自然界的原型。仿生设计形式仿生设计形式 宝马的H2R氢燃料汽车最高时速达300.175公里。无庸置疑，发挥到极至的空气动力学是实现这一高速的关键因素。宝马H2R外型和设计的灵感来自海豚和企鹅的低阻身材。圆鼓的前脸、收起的尾部，极小的正锋面，成就了其0.21的阻力系数。而球的阻力系数则是0.50。鱼、海豚、企鹅流线品质的最佳化草图方案最终方案建模渲染建模渲染