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。     

基于产品语义的形态仿生设计方法研究

目的研究产品形态仿生设计与产品语义之间的内在关系,解决目前产品设计中单纯形态仿生造型泛滥的问题。方法分析产品造型中存在的能指和所指的语义关系,提出基于产品语义的产品仿生形态设计的基本流程,并通过桌面小音箱的形态仿生设计实例进行了应用验证。结论在产品形态仿生设计中,充分考虑被仿生对象和设计对象之间的内在关联性,从创意到造型语义,再到功能语义,反复迭代优化,可以使形态仿生产品设计更具有可用性、文化性和情感性。     

基于认知耦合的加湿器设计

目的 把认知耦合理论引入产品形态设计中,得出符合认知耦合理论的设计方案.方法 首先通过语义差分法获得产品目标感知意象,依据意象词汇寻找仿生对象,能够同时实现形态耦合和语义耦合;其次通过拓扑结构的方法对生物原型进行特征层次分析,筛选最强特征,通过拓扑权值和拓扑相似度得出最佳仿生形态,最后运用模糊综合评价法评定耦合度,确定设计方案.结果 仿生鹦鹉鱼形态,分析特征拓扑图与结构特征,通过模糊综合评价法确定加湿器设计方案,实现了造型认知耦合与语义认知耦合.结论 将认知耦合理论与仿生设计结合作为此次设计理论总结的设计方法运用到产品设计中,可以满足产品造型需要,也可以满足加湿器的语义需求,这是一种新的设计思路,具有研究意义.     

解构.重构思维下的仿生产品参数化生成研究

目的 在解构.重构思维下探索产品形态创新方法,发掘产品形态仿生设计的方案多样性。方法 阐述了解构.重构思维的理论应用、参数化设计方法应用流程。以自然花朵为实例研究,在搜集的牛津102与17花朵数据集中筛选出158张样本图片;首先通过Grabcut、Sobel、Canny等相关轮廓算法得出花朵平面轮廓,将特征轮廓进行解构分类后参数化表征;其次利用Rhino-Grasshopper软件重构花朵抽象三维模型,利用产品结构约束重构仿生产品;最后以灯具为例,调整参数后得到有花朵形态特征的产品形态重构群,得到基础仿生灯具模型,结构约束后得到仿生灯具三维模型。结论 该方法进一步探索了计算机辅助产品设计研究,实例表明自然花朵通过此方法可以生成大量具有创新性的形态初步模型,提高设计效率。     

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.     

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。     

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。     

包装容器形态仿生设计

通过例子分析了仿生设计与包装容器形态之间的密切关系,从具象形态仿生设计和抽象形态仿生设计2个方面,对包装容器形态仿生设计在包装中的应用进行了分析和探讨,以达到创新设计的目的,真正做到实用与审美的统一.指出包装设计中的仿生设计极大地丰富了包装设计的设计方法,赋予了产品鲜明的个性形象,并提升了包装的魅力.     

基于参数化理论模型的车架造型设计

探索基于非线性科学的参数化理论模型对车架造型设计的启发与应用,通过对现代数学的分析,论文提出了拓扑、突变、分形三种产品造型参数化理论模型,并将其应用到车架造型设计中,设计出新颖外观形态的车架。参数化设计是一种紧密结合时代的设计思想和技术工具,能够帮助设计师创造和处理复杂的产品形态,给车架造型设计带来了巨大的自由空间,同时依靠参数化设计数学逻辑的操作形式,构建车架参数化模型。     

基于复杂网络的产品形态意象与要素挖掘方法

目的 在大数据时代背景下,为有效利用在线评论信息及准确地掌握用户对产品设计的感性意象需求,挖掘产品形态核心要素,提出1种基于复杂网络的产品形态意象与要素挖掘方法。方法 首先,爬取产品的在线评论信息,经语言处理获得候选感性意象节点集合,使用相关性计算构建出产品形态意象网络;然后,应用复杂网络中心性理论,对网络进行拓扑分析,计算度中心性、接近中心性、介数中心性和相应的特征权重,获得各意象节点的综合中心性特征值,经方差计算,获得节点的灵敏性特征值;接着,按意象Kano模型划分节点类型,经社团分析进行意象解耦,获得产品设计目标意象、应用意象熵、计算目标意象的综合值;最后,建立多意象加权驱动的产品形态要素挖掘方法,应用复杂网络及其分析方法获得核心要素,进而指导形态设计。结果 以口红形态为研究对象,运用基于复杂网络的产品形态意象与要素挖掘方法获得了“高端”“时尚”“精致”的目标意象,并计算得到综合意象,构建出口红形态要素网络,经分析获得了3个核心要素。结论 通过实例验证,该方法可获得更为客观、全面和准确的产品形态目标意象及核心要素,将有效指导意象形态创新设计。     

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。     

水下观测机器人推进器的动态结构仿生设计研究

目的 为了更好地实现水下机器人在海洋牧场观测环境中的低速稳定航行,设计一种水下观测机器人的仿生推进器。方法 结合结构仿生原理提出动态结构仿生设计方法,具体过程包括选择仿生对象、动态结构特征提取、生物特征与产品匹配、产品集成创新设计及设计评价。以水下观测机器人推进器为例,重点模仿蓝斑条尾魟胸鳍波动推进的形态与结构,分步骤完成仿生推进器造型和功能的动态结构仿生设计。结果 通过流体动力学仿真评估,得到波动鳍表面压力分布情况,结果表明波动鳍推进能够产生一定的推力,验证了动态结构仿生设计方法的可行性。结论 该仿生推进器具有低速稳定航行的特点,能够有效提升海洋牧场的观测能力,动态结构仿生设计方法对仿生推进器的结构设计具有借鉴意义。     

从审美体验看产品形态仿生设计

从审美体验与形态仿生、审美体验与产品形态、审美体验与产品形态仿生3个方面出发,对形态仿生设计在审美体验下产品形态设计的影响力进行了分析和探讨.     

论产品形态仿生设计

论述了形态仿生设计的原理,结合产品实例,分析了产品造型中仿生设计的特点及创新性,指出形态仿生设计作为现代产品造型设计的重要设计方法之一,必将成为未来产品造型设计的一大发展趋势.     

基于荷特征的概念车仿生设计研究

目的荷在开花与结果的生长过程中,呈现出不同的特征,挖掘各个生长阶段的特征,使其应用在概念车创新性设计中,为概念车仿生设计开辟新思维。方法利用仿生设计原理,从形态仿生、功能仿生、结构仿生、色彩仿生四方面,对荷与荷之关联的荷花、荷叶、藕进行形态、功能、结构、色彩的特征分析,让荷花、荷叶、藕的特征与概念车各部位的设计进行对比、分析与糅合。结论对荷的仿生特征进行分析,让其合理运用于概念车的形态、功能、结构、色彩创新设计中,提出了以荷特征为基础的概念车仿生设计方法,为创造出更具有自然特征的概念车提供了途径,为完善概念车仿生设计方法提供了思路。     

基于生命内涵的产品形态仿生设计探究

目的探究产品形态仿生设计的生命内涵从而更好地指导产品形态仿生设计。方法以自我意识为线索引出产品形态仿生设计的生命通感,深入至产品形态仿生设计的生命内涵并对其进行解读。结论生命内涵是运动与发展的,具象形态仿生和抽象形态仿生在表达生命内涵时有所差异。     

基于视觉认知理论的产品形态优化设计方法

目的针对传统的产品形态设计与用户视觉认知之间因缺乏关联而产生设计代沟的问题,提出一种基于视觉认知理论、结合眼动追踪技术的产品形态优化设计方法。方法首先,运用形态分析法提取产品的形态设计要素;其次,基于眼动追踪实验获取视觉形态的眼动认知数据;接着,采用单因素分析法,筛选与形态高度关联的眼动指标;最后,应用数量化I类理论对设计要素进行参数化编码,通过数据挖掘技术建立眼动追踪指标与设计要素的关系模型。结果最终得出眼动追踪指标与设计要素的关系模型,继而提炼出与用户视觉认知关联紧密的形态设计要素及其权重排序,从而确定出形态设计的优选方案,并以电热水壶为例,验证了方法的可行性。结论建立眼动追踪指标与形态设计要素关联的优化设计方法,能够帮助设计师从用户视觉认知的视角优化产品形态,从而提升设计的科学性和合理性。     

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。