行为仿生在智能家居产品设计中的运用

2021-05-13卢菲菲张恺翎

西部皮革 2021年8期

卢菲菲，张恺翎

(长春理工大学，吉林长春 130000)

随着生活水平的日益提高，人们对生活品质的追求日益突出，更注重于审美和精神需求。如何在高节奏、高压力的工作之余，让人感受到生活的愉悦和乐趣，让真实的情感体现在家居产品中，是当前急需解决的问题。仿生设计，为家居产品提供了一个很好的创新设计思路。自然生物蕴含着丰富的科学知识，是仿生的重要灵感来源之一。生物元素的应用一直广泛存在于现代家居设计之中，但遗憾的是，大多数仅简单通过模拟生物的外形特征来作为整体图案和装饰，鲜有将生物的动态行为应用在仿生设计之中，但行为仿生也是仿生设计的重要内容之一，具有研究的意义，所以文中将探讨运用行为仿生对智能家居产品展开设计研究。

1 相关理论概述

1.1 生物行为

生物的行为不局限于一个动作或是一种运动形式，是生物个体对自身的生理刺激或者外界的环境刺激做出的某种反应，包括各种形式的运动，身体姿势的变化、因自我保护而释放的气味、体色发生变化等。

1.2 产品行为仿生设计

根据仿生对象的不同，仿生可分为三个层面：第一个层面是模仿自然与生命的形态；第二个层面是模仿自然与生命的行为特征和进化过程；第三个层面是模仿自然界的生态系统。现多数仿生产品中运用的都是对物体外形仿生的静态仿生设计方法，即第一层面。但它存在局限性，不能满足某些产品设计的动态化表现需求，于是，有学者为此提出了生物行为层面的仿生设计方法，模拟生物行为的自然变化而进行产品设计。

产品行为仿生主要是利用使用者在使用产品时，产品所发生的变化与仿生对象在活动时行为发生变化两者之间的对应关系，产品的外形、结构和功能等都能与仿生对象较好地协调一致，能使人明确体会到产品的语意，并直观感受到产品与仿生对象之间的种种联系，提高使用者对产品本身的关注度，在内心与产品产生共鸣。

原本静止的产品，在被使用后由静转变为动，或者外形、结构、肌理、色彩等特征发生某种直观的变化。如智能感应壁灯设计，利用红外探测技术，感应到人体在其规模内活动时，将会自动接通负载，从而亮灯；人不离开且在活动范围内，开关继续导通；人离开，延迟一分钟后自动关闭。具有人来灯亮、人走灯熄的特点。而此技术正是根据动物的热位探测器原理研发出的，许多动物都有热位探测器，如蚊子、蝙蝠、蛇等，能够通过识别红外辐射来定位热血动物的位置，从而躲避天敌或者捕杀猎物。

2 基于行为仿生产品设计的可行性和意义

2.1 行为仿生的可行性

生物行为复杂多样,有觅食行为、攻击行为、防御行为、社群行为等。各种行为都是生物对复杂生存环境的适应性表现，这些行为能够有效帮助生物更好地生存和繁衍。在人类历史发展的漫长过程中，生物行为与人类行为密切相关，已经在人们的脑海中留下了深刻的印象，常常被人们用来寄托和表达感情，渐渐形成了特殊的文化内涵。大自然中生物的多样性行为及其表现出的形态、色彩、肌理等方面动态变化，为行为仿生的发展提供了有利的条件，为设计师提供了充足的设计灵感。

2.2 行为仿生的意义

行为仿生与其他仿生类型相比，有独特的优势和特点：行为是一个动态且连续的过程，它贯穿于此过程的始终，与其他仿生相比，行为仿生更具活力，在行为仿生的运用上需要全方位考虑与之相关的人、物、环境之间的互动，使产品近似自然状态下的美感。

生物行为的多样性符合大自然演化进程的基本规律，这些行为模式下揭示的客观科学原理也同样对产品的运作模式有一定的指导意义。从产品设计的角度来说，将生物行为作为设计素材，将人们耳熟能详的某一阶段或某一瞬间的行为抽象出来，剔除细节，移植应用到产品设计上，对于映射生活文化情感，舒缓压力，增添生活情趣都有莫大的帮助。

3 行为仿生的元素

3.1 生物的应激反应

生物的应激反应是指生物对外界刺激，如光、温度、湿度、声音、化学物质等，所发生的某些反应，是一种动态行为反应。应激行为的目的是为了使生物适应环境变化，从而遵循自然的规律生存下去。生物应激行为的突变和规律，可以形成对外界的一种反馈，从而界定环境的安全与危险。变色龙通过改变自身的颜色来躲避敌人的追捕以及和同族互动交流，以变色龙为例，设计一款能够交互的空气检测装置，能够检测外界环境的有害物质，并改变自身颜色进行反馈，适用于刚装修完的房子或者日常居住环境的检测，保障住户的健康。生物的这种与环境的交互方式，都可以借鉴在产品状态变化的设计上。

3.2 生物的自然规律

生物总是按照其生长基因及时空规律有序地进行演绎。植物的发芽、开花、结果，动物的冬眠、夏蛰、洄游等，都具有明显的自然规律，可以为产品的行为仿生设计提供思路与策略。通过模拟生物的自然生长行为，建立产品的“生命”性状。例如以向日葵为仿生对象设计的时钟，仿生花盘追随太阳从东转向西，太阳下山后,向日葵又慢慢往回摆,在凌晨3点时,又朝向东方等待太阳升起。利用向日葵的向阳性而设计的太阳日出日落的变化，间接揭示了时间的流逝，让人们体会到时间的宝贵，从而激发人们对生活的热爱。

3.3 生物的感官认知

感官认知是人类和其他生物共同具有的一种行为活动。生物体在认知和交流行为中，会动用多个感官系统，包括视觉，听觉，触觉和味觉等。这种感官认知行为，也可以应用在行为仿生设计中。例如植物空气加湿器，植物能感受周边环境的变化而随之做出反应，利用植物叶片会根据空气的湿度产生不同的外形变化的原理，用热缩变形材质制作仿生经脉，模拟植物叶片的变形。蜷缩代表室内湿度的不足，加湿器自动开始加湿工作，待室内湿度达到正常范围，叶片展开呈自然状态。

4 行为仿生应用在智能家居产品中的设计方法

4.1 元素与产品相契合

仿生生物行为的意象是否与产品的性质相契合，是生物行为移植到产品上成功与否的关键。这种契合是多方面的，包括两种物品之间的内在联系、象征意义、外观形象等等。

在进行智能家居产品设计时，要充分考虑到生物与产品之间的契合度，才能使最终的产品富有生命力。以动物为例，如猫头鹰夜视摄像头(图2 a)，猫头鹰是夜视动物，夜间的敏锐程度是人的100倍，猫头鹰拥有的杆状细胞中都具有“视紫质”，这种物质能够把最微薄的光线变成视觉印象。猫头鹰在夜间捕捉猎物与夜视摄像头的产品性质，以及猫头鹰为捕捉猎物可以转动灵活的脖子与摄像头的可转动行为都十分契合。以植物为例，如莲花加湿器(图2 b)，加湿器的水蒸气与清晨水雾中的莲花契合，让人放下杂念，仿佛置身于迷蒙的雾霭中享受它带来的宁静与祥和。

a)猫头鹰夜视摄像头

4.2 创意性和实用性相结合

日常生活中，人们并不需要价格高昂缺乏创意性，没有任何实用性质的摆件，而需要真正能够走进人们日常生活，为生活带来便利的产品。

智能家居产品除了要满足人类各种功能需求，达到实用性目的外，也要在一定程度上影响人们的精神生活品质，而创意正是关键所在。真正有创意的产品能够同时具备外观、功能等方面的闪光点，以巧妙的设计，使紧凑的生活节奏得到舒缓，增添生活以及工作的乐趣。例如有一些花卉在白天开放，到了晚上就会自然合拢，进入睡眠状态，为的是抵御夜晚的寒冷和恶劣天气以及保持花粉干燥。利用此植物行为，可以设计一款花卉台灯。台灯分为上下两部分，上部分主体由仿生花瓣组成，白天花瓣呈开放状态，到了傍晚太阳下山，室内光线不足时，花瓣自动收拢，下部分的灯自动打开，起照明作用。创意性与实用性缺一不可，不仅解决了生活问题，也带来了乐趣与情调，起到愉悦身心的作用。