基于仿生原理的休息用椅设计研究

隋长强　邓倩蓉　李纯

摘  要：形态产品源于自然、取自自然的理念，在很大程度上迎合了人们向往自然的心理。以海洋生物为载体，运用合理的设计手法，对创意产品的功能、结构、形态、色彩和材质等要素进行设计表现，可以很好地展现海洋文化所具有的符号和文化内涵，增加人们对海洋文化的认识。另外，形态仿生的宜人性，具有亲和力，可以拉近人与产品之间的距离，唤起人们关心海洋、热爱自然与爱惜海洋生物的潜意识。

关键词：仿生;设计;休息用椅

基金项目：本文系2018年广东海洋大学寸金学院重点学科建设项目“科研与专利项目产品外形仿生设计研究”（CJZL201803）;2019年广东海洋大学寸金学院大学生创新创业项目“基于仿生原理的休息用椅设计研究”（2020CJXYDCYB13）;2019年广东海洋大学寸金学院质量工程项目“《计算机辅助设计3ds Max》课程优化与实践研究”（ZLGC2019033）研究成果。

一、仿生设计学

仿生设计是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，主要涉及数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科[1]。仿生设计学的研究范围非常广泛，研究内容丰富多彩，特别是仿生学和设计学涉及自然学科和社会学科的许多交叉学科[2]。

二、仿生设计在灯具中的运用

灯具是与人们生活密切相关的产品。将仿生设计融入灯具设计中，材料、色彩以及形态造型等方面能够得到进一步提升，使现代的灯具产品设计更加具有个性与多样性。回归自然的设计理念，增进了人与自然的和谐关系。仿生设计看似平常却能很好地反映设计师对产品功能和审美能力的把握。

丹麦著名设计师保罗·汉宁森设计的PH灯，采用多遮光片的原理进行设计，并用设计师首字母来命名该灯具。PH灯形似贝壳状，重叠排列。光线在灯罩内进行多次反弹，反弹多次后的光线倍增、强度变弱，从而均匀地散落在四周，灯罩边缘过亮得以削弱，从而获得柔和的照明效果（如图1）。PH灯造型简洁优美、富有变化，线条流畅，同时灯光在传递过程中产生不同的光色，整体给人以质朴、韵律的美感。PH灯不仅可以单独使用以营造局部氛围，还可以与大型枝形吊灯混合使用以营造整体氛围。PH灯打破了传统灯罩类似圆形的固有形态，对其进行解构与重构，形成大小不一的弧形状，然后对弧形状的块面进行重组，如“PH系列松果灯”“PH系列Snowball”、PH系列“3/2”壁灯等，其组合的可能性近乎无限。

“月球吊灯”是沃纳尔·潘顿早期的设计作品，是一个遮光吊灯，由10个可以调节的白色或乳白色环片组成，采用铝或丙烯酸塑料制成，吊灯中间的金属转轴将其环片串联起来。环片全部打开时，呈现出一个三维的白色或乳白色球体，随意拨动环片，光线随之发生变化，给人带来无限遐想（如图2）。吊灯中的环片打开后，环片的位置、角度和疏密关系使吊灯的变化极为丰富，再借助灯光和10个环片之间的光线反弹，使吊灯产生韵律感十足的光影效果。除此以外，环片打开的角度不同产生的光影效果也不同。

汤姆·迪克森设计的锥形灯具是受影视灯启发的，运用简单的造型元素，灯光投射出的光线到达圆形的灯口被一片亚光半透明的遮光罩阻挡，使得照射出来的光线比较柔和与均匀（如图3）。“Cone Light”其外形仅仅是一个锥形，有一胖和一瘦两个样式，设计师将胖瘦随意结合，可以营造出很多不一样的视觉感受，带给消费者更多的视觉惊喜。锥形灯的灯身结构采用铝制品，黑色的灯罩颜色和支架融为一体，光线经过多次反弹后，微弱的灯光会反弹到灯身侧面，在灯身转折处可以看到有小的灰面，加上灯光的颜色，黑白灰赋予了锥形灯更多的感性色彩。除此以外，锥形灯还有节能效果。运用锥形灯内表面反射的原理，灯泡经过大面积扩散使得单一的光源可以产生更加强烈的光照效果，甚至可以模拟自然光。汤姆·迪克森把一个比较简单的造型和普通的结构元素进行点、线、面的结合，塑造出极具个性的灯具风格，给平淡的生活带来全新的视觉感受。

哈里·科斯基宁设计的冰块灯充分体现了玻璃工艺、光线变化以及灵感创意的完美结合（如图4）。冰块灯制作属于人工浇铸而成，经长时间的冷却，即使灯泡温度过高也不会使灯具出现裂痕等现象。厚实的玻璃，不僅体现了玻璃的质感，而且还表现出冰块自身的裂纹感。冰块灯的造型设计看似是一个灯泡被冰块包裹住，事实上其灯光的幻影效果才是设计师特别想营造和表达的。冰块灯所使用的灯泡为常见的小夜灯，设计师将放置灯泡的凹槽位置做了喷砂处理，观察时不易发现凹槽中放置的灯泡，只能看到灯泡光线所产生的光影效果。冰块灯是艺术与技术的完美结合，充分体现了设计师极简而又精致的艺术风格。2000年1月冰块灯被纽约现代艺术博物馆永久收藏。

三、仿生设计在坐具中的运用

坐具仿生的模仿主要包含结构仿生、形态仿生、色彩仿生、功能仿生、材料仿生和肌理仿生等，使用不同的仿生设计手法所产生的仿生效果也不同，从而使得坐具仿生效果多种多样。在当下坐具仿生设计作品中，形态仿生设计的手法常常应用于坐具仿生设计当中，除此之外，还会看到形态仿生设计手法与色彩仿生、肌理仿生或功能仿生等设计手法的结合使用。坐具的仿生设计与传统坐具存在差异，坐具仿生活泼、可塑性强，极具趣味性。

图5的香蕉椅是波兰设计工作室WamHouse完成的设计作品。外形如同剥了皮的香蕉，露出白色的果肉。左右两侧的香蕉皮设计成椅子的扶手;前面的香蕉皮设计成坐面;果肉部分则设计成椅子的靠背;底座部分是模仿大猩猩蹲坐时的形态进行局部仿生，整个椅子给人以柔软、舒适的触感。

Designarium 的创意总监Stephane Leathead 设计的一款仿生飞鱼的原木椅，线条流畅，粗中有细并且相互穿插，加强了椅子的趣味性（如图6）。模拟静止状态和动态下鱼的基本形态并运用到休息椅的设计当中。根据使用者的习惯，可以将其折叠成不同的角度，同时还能满足人们在休息椅上坐、躺、倚、趴等活动需求。设计师将水中鱼的无拘无束、左右摇摆和灵活多变的个性表现得淋漓尽致，加之使用原木进行整体制作，自然之美愈加凸显。

图7的蝴蝶凳是日本老一辈的工业设计师柳宗理于1954年设计的代表作品，将日本传统的民艺、美学、现代工艺以及西方功能主义完美融合。蝴蝶凳呈现出独特的三维形态，像一只正在扇动翅膀的蝴蝶，又像一双张开的手，同时手腕靠拢在一起。蝴蝶凳由特殊的高频弯曲成型的胶合板制成，左右两侧的木板，通过四颗螺丝连接，底部用一根铜条固定，整体简洁、可靠。材料大部分是由黑黄檀、枫木、樱桃木的成型胶合板制成[3]。此外，座面上单独配有一个坐垫，美观、舒适。虽然产品的材料、造型和工艺比较常见，但是通过设计师的妙手点化，使产品具有宛如蝴蝶般的美丽曲线，造就了柔和雅致之美。

除此之外，家用产品设计还包括很多，例如卫浴类、家电类、巧具类、装饰类等。而仿生理念在家用产品设计中的应用也越来越广泛。

四、休息用椅仿生设计实践

（一）仿生原型选定

2019年2月中下旬，笔者前往北海的海洋世界游玩，期间用单反拍摄了大量的照片，回来整理资料的时候发现了一组鱼的图片，对照片中鱼的基本形态进行观察、选择等系列处理后进行草图的绘制（如图8）。选择具有典型突出特征和美感的局部形态，在此基础之上进行反复提炼与加工，并通过形态的延续和重构等手法对其进行具象和抽象的绘制，使其符合休息用椅的基本尺度。

（二）仿生特征提取

1.通过对鱼的局部仿生，使得产品外观表现其动态和静态下的不同形态。鱼状的不锈钢结构左右摇摆，如同Bezier曲线般，在延续其形态的同时，又将鱼体作面的线化。

2.脊椎动物的背中线生长的正中鳍，为生长在背部的鳍条所支撑的构造，主要对鱼的整体起到良好的平衡作用。通过对鱼的背鳍的局部仿生，应用于产品的外观扶手，使扶手随着坐面与靠背的夹角变化略有倾斜，有助于提高扶手的舒适度。在人起立时，有效地起到助力的作用，同时，扶手的转折尽量避免了见棱见角，注重扶手的触感效果，使整体外观协调统一。

3.腹鳍和臀鳍主要是辅助鱼体平衡，通过对其局部仿生，在不锈钢脚架底部增加了防刮护条，这不仅使形态得到延伸，而且增强了产品的稳定性与舒适性。

4.坐垫根据鱼体的背中线进行局部延续，同时结合托腰高、腰靠部位以及肩靠处的曲率半径等常规尺度。人体工程学设计的靠背，使脊背得到有效放松，舒缓背部压力，使坐垫的整体流线型可以很好地支撑人体的各个部位，并将使用功能与造型之美很好地结合在一起，给人们唤起一种美与力的意象。

（三）设计实践

本文将鱼的形态运用于休息用椅的设计当中，整体的框架结构采用不锈钢材料，给人以坚硬、牢固、沉稳的视觉感受。坐垫填充采用高回弹海绵，不易塌陷，效果如图9和图10所示。

五、结语

自然界中物种种类繁多，形态特征不同，隨着生存环境的不断变化，物种的形态特征也会发生改变。自然界的诸多元素为现代仿生设计提供了很多参考元素，并应用于当下设计。无论是柳宗理设计的“蝴蝶凳”，罗·汉宁森设计的“PH灯”，还是沃纳尔·潘顿设计的“月球吊灯”，其设计作品中所用的形态皆来源于自然，又因为他们能够代表自然属性，为人们的生活增添了许多自然元素，使其更具亲和力，同时也给人们留下了较为深刻的印象。通过仿生设计的手法使设计作品具有使用和审美双重价值[4]。

参考文献：

[1]孙宁娜，张凯.仿生设计[M].北京：电子工业出版社，2014：55.

[2]穆波，余春林.产品生态化设计理论与实践[M].北京：中国纺织出版社，2019：104-111.

[3]汤志坚，谭嫄嫄，李晓娜.世界经典产品设计[M].长沙：湖南大学出版社，2009：85.

[4]许永生.产品形态设计仿生学[M].北京：中国建筑工业出版社，2019：98.

作者简介：隋长强，硕士，广东海洋大学寸金学院讲师。

邓倩蓉，硕士，广东海洋大学寸金学院讲师。

李纯，广东海洋大学寸金学院。