基于生物形态简化优化法的产品仿生设计研究

目的 研究生物形态简化优化法在产品形态仿生设计中的应用,为产品仿生设计提供理论指导与更多思路.方法 通过对设计案例与相关文献进行研究,在对形态仿生设计的类型和设计思维的梳理与总结基础上,构建了"从上至下"和"从下至上"这两种产品形态仿生设计的程序模型,并且将这两种程序模型进行了差异的对比,总结归纳出这两种程序模型的特征与适用情况.将产品形态仿生设计中的"简化优化法"分为"局部抽取法"和"整体抽取法",重点分析了产品形态设计中的简化优化方法.结果 通过莲蓬灯的仿生设计实践,运用简化优化法设计,强化了生物形态的典型特征,削弱了次要结构的形态特征,得到了形态特征鲜明的优化生物形态,以此验证了形态优化方法的可行性与有效性.结论 将生物形态简化优化法应用于产品形态仿生设计中,可以为设计提供有效的理论指导,为设计师提供更多设计思路.     

基于“蝉蜕”语义的笔记本电脑仿生设计研究

以自然界中蝉蜕现象为启示,从功能性仿生、形态性仿生、视觉形态性仿生3个方面分析了蝉蜕的"结构"、"形态"、"颜色"等生物特征,论述了"蝉蜕"过程在笔记本电脑仿生设计中的设计语义。在此基础上,对笔记本电脑进行形态、颜色、结构、材料的创新设计,提出了从产品语义出发的仿生设计方法,以为产品仿生设计提供新的思想、原理、方法和途径。     

从生物到产品的仿生设计程序

从对自然生物的观察积累与研究发现中得到启示,分析被仿生对象的生物概念,进而寻求对应的生物特征,并结合课程实践案例,对从生物到产品的仿生设计程序进行分析,为产品仿生设计教学提供新的程序和借鉴手法。     

仿生设计中的功能创新研究

目的 为提升生物知识在产品创新中的应用,扩展基于生物知识的产品创新策略,提升和优化仿生设计成果,研究仿生设计中功能创新的基本原理和实现途径。方法 分析功能创新的基本要素、实现原理及其特征分类,将其与仿生设计的应用特征进行结合,归纳仿生设计中功能创新的主要类型,提出面向功能创新的仿生设计原理,最后进一步总结仿生设计中功能创新实现的关键技术,并结合具体的设计案例分别从以设计问题和生物原型为起点来论述仿生设计中功能创新的实现途径。结论 以功能创新为目标,为仿生设计提供了更加明确的方向,同时明确了不同类型产品所适用的仿生设计手法,实现了功能创新与仿生设计过程的结合,提高了生物特征在产品创新设计中的利用效率,可在进一步提升仿生设计成果质量的同时有效缩短设计周期。     

产品设计中抽象仿生方法研究

仿生设计是现代产品形态设计的主要方法之一。本文论述了生物认知在仿生设计中的重要性,从获取生物特征的途径和从形态的抽象手段两方面来研究抽象仿生设计方法,总结归纳出各类方法具体的应用及特点。     

面向产品设计领域的色彩仿生特征提取探析

从产品设计程序出发,以自然生物色彩的特点为启示,总结出2种不同形式的仿生色彩设计流程。针对生物原型色彩特征的提取,归纳出4种设计原则,即:主体色优选,辅助色适当忽略:色彩面积配置仿生;整体色彩仿生与局部色彩仿生并用;色彩反馈功能仿生。通过这些设计原则的应用,将为产品色彩设计领域开拓更广阔的色域空间。     

雅安荥经砂器目的性仿生设计研究

目的对荥经砂器的创新设计提供理论指导。方法从设计的目的性视角探讨仿生设计的分类及相应的设计方法,考察荥经砂器目的性仿生设计的现状,在此基础上,提出荥经砂器仿生设计中生物符号选择和特征提炼的设计建议。结论荥经砂器正处于产品现代性表达的探索阶段,目的性仿生设计是其创新设计的重要方法,该方法的运用关键在于对有理、传神、重情3个方面的把握。     

现代产品形态"仿生"设计艺术研究

仿生物形态设计是现代产品形态设计的主要方法之一,重点论述了产品形态仿生设计中的具象艺术与抽象艺术以及产品形态仿生设计中的文化艺术--"意象"设计.     

产品形态中的仿生设计及其应用

阐述了仿生设计的概念、方法和模型,分析了形态仿生设计的过程,即生物原型—生物模型—数学模型—试验模型—产品模型,指出形态仿生设计不是简单的机械模仿,而是在反复实践中的再创造,最终构成的形态与生物原型是神似而不完全的形似。在此基础上,以高速列车(车头)、汽车、摩托车、IT产品和日用品的形态仿生为例,说明产品形态中仿生设计的应用。通过仿生设计的产品形态,以其生物的自然形态,直接冲击人们的视觉,给人以更加直观、亲近、美好、可爱的感觉,特别是在重视环境保护的今天,产品的形态仿生设计显得尤为重要。     

逆向工程在产品仿生设计中的应用研究

从逆向工程与形态、结构、功能仿生的关系出发,分析了运用逆向工程技术进行仿生设计的实现方法,同时结合生物样本与逆向工程技术仿生设计出产品实体模型,在此基础上,利用模型分析功能对模型进行了分析与优化,使其在保证仿生功能的前提下具有流线型的外观,最后利用快速成型技术制作出样件来验证设计的合理性。此设计方式为产品创新设计提供了一种新的手段,缩短了设计时间,保证了产品设计的成功率。     

符号诠释项下产品仿生形态设计方法

目的 探索以诠释项为理论基础的产品仿生设计思路,并将其转化为产品造型仿生设计方法。方法 以仿生设计层次为基础,以皮尔斯符号三性论为切入点,阐述生物、产品在形态符号解释和功能符号解释方面的内容。建立生物对象符号解释和产品对象符号解释间的联系,并以此映射关系为基础,提出产品形态仿生设计的方法。结果 通过符号解释之间的联系,以实践的方式建立鲸鱼与2种不同产品间的联系,分别推导出2款具备典型生物特征且产品类别指示明显的设计方案。结论 仿生产品设计结果作为符号,被指向其生物对象和产品对象,以诠释项为基础建立的产品仿生设计层次关系,将提高生物特征和产品特征融入设计结果中的效率,同时也可以使用户以更准确的方式接收并理解产品所表现出的设计意义。     

基于设计形态学的军事仿生机器人研究现状与进展

目的 对设计形态学在军事仿生机器人设计领域的研究现状进行梳理、归纳和分析,为设计服务于国防建设和军事装备提供思路和参考。方法 首先从设计形态学的内涵出发,结合仿生设计理论,详细解读设计形态学,如何能够通过融合多学科知识,来辅助新型军事仿生机器人研制;其次,根据军事仿生机器人作战域的不同,从陆地、水下和空中（间）军事仿生机器人3个方面展开,论述了国内外设计形态学助力军事仿生机器人发展的现状,归纳并阐述了不同类型军事仿生机器人设计的特点;最后,总结并分析了设计形态学在军事仿生机器人设计领域进行应用的发展趋势,对设计形态学助力军事装备的研究方法及研究重点进行了展望。结论 设计形态学是一种强调系统的理论体系,是融合仿生学方法的生物激励模式下的设计形态创新,能够有效地支持军事仿生机器人领域的融合创新。随着人工智能技术的不断发展,设计形态学在军事仿生机器人领域的应用将逐步向人机共融智能设计方向演化。     

基于眼动追踪技术的产品形态仿生设计研究

目的 为有效解决仿生对象造型特征存在的问题。方法 基于仿生设计学和认知心理学等相关理论,运用眼动追踪实验进行产品形态仿生设计,提出一种通过测量眼动数据来确定仿生形态特征的方法。以小型道路清扫车的造型设计为例,选用上海市市花白玉兰为形态仿生对象,运用眼动跟踪实验得出眼动生理数据,对数据进行数理统计后,分析用户对生物外形本征的关注点和兴趣点,提取关键外形的设计因素,以此研究生物外型的典型特性。结论 为产品形态的仿生设计提供一定的参考和借鉴。     

基于拓扑理论的产品仿生形态进化设计方法

目的为了更好地在定量层面控制产品形态仿生设计,快速地获得多种方案,运用拓扑理论和猴王遗传算法,构建出产品仿生形态进化设计方法。方法首先,利用拓扑权值,识别仿生对象的特征要素。然后,对产品形态与仿生对象特征要素进行拓扑相似度评价,以此为适应度函数,应用猴王遗传算法实现高效的产品仿生形态进化设计。结果以"企鹅—水壶"仿生形态设计为例,对该方法进行实例研究,结果表明,它能够比较合理地保留仿生对象特征要素,并且能够较高效率地提供多样化方案。结论在产品仿生形态设计中,充分考虑仿生对象的特征要素,量化产品形态与仿生对象之间的认知距离,再结合进化算法,使产品仿生形态设计更加理性和高效。     

康复医疗产品的仿生设计程序

为康复医疗产品的仿生设计提供设计理论依据与应用方法支撑。从产品与被仿生对象出发建立联系,对被仿生对象进行简化提炼。仿生设计在康复医疗产品中的应用,丰富了医疗产品的造型,增添了康复医疗产品的趣味性,满足了使用者的情感需求,更易被使用者接受同时使其更具市场竞争力。     

可持续理念下藤编家具形态仿生设计研究

目的 为进一步提升产品的可持续性应用价值,提出了可持续理念下产品形态仿生设计路径,以藤家具为研究对象,探寻藤编家具的可持续设计创新。方法 首先,采用文献研究与田野调查相结合的方法,梳理国内外藤编家具的设计研究现状,总结藤编家具行业的现存问题;其次,利用问卷调研法确定用户需求及仿生对象,借助AHP(层次分析法)决策分析原理选择最佳的仿生设计元素,并应用可持续设计策略对藤编家具进行设计创新;最后,采用LCA(生命周期评价)进行设计方案的可持续性评估,确定了综合水平高的方案。结论 通过构建可持续理念下产品形态仿生设计路径,提出产品领域应用的可持续设计策略,并应用于藤编家具设计实践,结合用户调查和专家打分,从元素提取、方案设计和方案评估三个方面验证路径的可行性及有效性,为藤编家具的可持续创新提供新思路。     

3种不同的高速列车头车造型仿生设计

目的探讨3种不同的高速列车头型的仿生设计方式对产品功能和性能的影响。方法根据产品和仿生对象进行耦合的内容不同进行分类,分析了3种内容侧重不同的高速列车头型仿生设计方案,并介绍了基本的设计过程。结论车头造型仿生设计的实用功能耦合要考虑生物形态的气动特性,生物形式美感耦合则注重生物的比例、曲面过渡和色彩搭配等,象征语意耦合则关心生物的象征意义。按照这3种仿生设计类型的不同特点进行设计,可以提高设计质量,加快设计速度。     

产品形态仿生设计与逆向工程技术

从产品形态仿生设计的传统过程出发,分析了产品仿生形态设计中存在的问题;提出了产品形态仿生设计的技术路线;并对产品形态仿生中的若干逆向工程技术问题进行了讨论.指出利用逆向工程技术和计算机技术把理想的生物形态引入到产品形态中,可以定量地对产品形态进行设计,可以减少产品形态设计的不确定性;提高设计效率和设计质量;使产品形态的重用成为可能.     

基于TRIZ和仿生技术的产品创新集成模型及其应用

为利用TRIZ和仿生技术两类系统化创新方法来提高产品原理解的产生效率,提出一种基于TRIZ和仿生技术的产品创新集成过程模型.整合了基于生物功能的创新原理,结合Matrix 2003冲突矩阵表,应用Matlab软件实现仿生模本寻找的可视化操作,并建立生物原型树形模型及产品仿生耦合模型.利用所提出的产品创新集成过程模型对风扇叶片进行创新设计,对改进前、后风扇叶片的性能进行了Fluent仿真分析.仿真结果表明:仿生创新风扇叶片在监测面和监测点处质量流率提高了6％,A级噪声值降低了7.8％.风扇叶片的创新设计验证了所建立的集成过程模型的可行性与有效性.     

基于多元仿生的快速响应设计研究

为提高生物知识在产品创新设计中的利用效率,特别是对产品快速响应设计的支持,提出了一种面向系统功能实现的多元仿生设计方法.该方法以多生物效应为核心工具,配合生物系统建模方法、生物原型的技术转化方法,结合新的产品功能建模技术,能够快速地将生物原型转化成为满足市场新需求的产品技术系统,与现有技术特别是与传统仿生设计相比得以显著改良.最后利用上述理论以新型假山石制造设备的开发设计为例验证其实用性价值.