仿生設(shè)計(jì)-理解與作業(yè)PPT課件

1、1 仿生設(shè)計(jì) 2 仿生設(shè)計(jì)的基本概念仿生設(shè)計(jì)的基本概念 仿生設(shè)計(jì)學(xué)是以自然界萬事萬物的仿生設(shè)計(jì)學(xué)是以自然界萬事萬物的 “形形”、色、色”、音、音”、“功能功能”、 “結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)”等為研究對象，有選擇地在等為研究對象，有選擇地在 設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用這些特征原理，為設(shè)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用這些特征原理，為設(shè) 計(jì)提供新的思想、新的原理、新的方計(jì)提供新的思想、新的原理、新的方 法和新的途徑。法和新的途徑。 師法自然的仿生設(shè)計(jì)是一種重要的設(shè)師法自然的仿生設(shè)計(jì)是一種重要的設(shè) 計(jì)方法。建構(gòu)人與機(jī)器、生態(tài)自然與計(jì)方法。建構(gòu)人與機(jī)器、生態(tài)自然與 人造自然之間的高度和諧，是仿生設(shè)人造自然之間的高度和諧，是仿生設(shè) 計(jì)的主要目標(biāo)。

2、計(jì)的主要目標(biāo)。 3 仿生設(shè)計(jì)的發(fā)展歷史仿生設(shè)計(jì)的發(fā)展歷史 相傳在公元前三千多年，我們的祖先有 巢氏模仿鳥類在樹上營巢，以防御猛獸的傷 害；四千多年前，我們的祖先“見飛蓬轉(zhuǎn)而 知為車”，即見到隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)的飛蓬草而發(fā)明 輪子，做有裝成輪子的車。古代廟宇中大殿 之前的山門的建造，就其建筑結(jié)構(gòu)來看，頗 有點(diǎn)像大象的架勢，柱子又圓又粗，仿佛像 大象的腿。 我國古代勞動(dòng)人民對水生動(dòng)物魚類 的模仿也卓有成效。通過對水中生活的魚類 的模仿，古人伐木鑿船，用木材做成魚形的 船體，仿照魚的胸鰭和尾鰭制成雙槳和單櫓， 由此取得水上運(yùn)輸?shù)淖杂?。后來隨制作水平 提高而出現(xiàn)的龍船，多少受到了不少動(dòng)物外 形的影響。還有古代水

3、戰(zhàn)中使用的火箭武器 “火龍出水” 。 4 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 1.1.形態(tài)的仿生形態(tài)的仿生 2.2.功能的仿生功能的仿生 3.3.結(jié)構(gòu)和材料的仿生結(jié)構(gòu)和材料的仿生 4.4.綜合仿生設(shè)計(jì)綜合仿生設(shè)計(jì) 5 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 具象形態(tài)是透過眼睛構(gòu)造以生理的自具象形態(tài)是透過眼睛構(gòu)造以生理的自 然反應(yīng)，誠實(shí)地把外界之形映入眼睛膜刺然反應(yīng)，誠實(shí)地把外界之形映入眼睛膜刺 激神經(jīng)后感覺到存在的形態(tài)。它比較逼真激神經(jīng)后感覺到存在的形態(tài)。它比較逼真 的再現(xiàn)事物的形態(tài)。由于具象形態(tài)具有很的再現(xiàn)事物的形態(tài)。由于具象形態(tài)具有很 好的情趣性、可愛性、有機(jī)性、親和性、好的情趣性、可愛性、有機(jī)性、親和性、 自然

4、性，人們普遍樂于接受，在玩具、工自然性，人們普遍樂于接受，在玩具、工 藝品、日用品應(yīng)用比較多。但由于其形態(tài)藝品、日用品應(yīng)用比較多。但由于其形態(tài) 的復(fù)雜性，很多工業(yè)產(chǎn)品不宜采用具象形的復(fù)雜性，很多工業(yè)產(chǎn)品不宜采用具象形 態(tài)。態(tài)。 1.1.形態(tài)的仿生形態(tài)的仿生-具象形態(tài)的仿生具象形態(tài)的仿生 6 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 7 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 1.1.形態(tài)的仿生形態(tài)的仿生-抽象形態(tài)的仿生抽象形態(tài)的仿生 抽象形態(tài)是用簡單的形體反映事物抽象形態(tài)是用簡單的形體反映事物 獨(dú)特的本質(zhì)特征。此形態(tài)作用于人時(shí)，會(huì)獨(dú)特的本質(zhì)特征。此形態(tài)作用于人時(shí)，會(huì) 產(chǎn)生產(chǎn)生“心理心理”形態(tài)，這種形態(tài)，這種“心理心理”形態(tài)

5、必形態(tài)必 需生活經(jīng)驗(yàn)的積累，經(jīng)過聯(lián)想和相象把形需生活經(jīng)驗(yàn)的積累，經(jīng)過聯(lián)想和相象把形 浮現(xiàn)在腦海中，那是一種虛幻的，不實(shí)的浮現(xiàn)在腦海中，那是一種虛幻的，不實(shí)的 形，但是這個(gè)形經(jīng)過個(gè)人主觀的喜怒哀樂形，但是這個(gè)形經(jīng)過個(gè)人主觀的喜怒哀樂 聯(lián)想所產(chǎn)生的形變化多端、色彩豐富，這聯(lián)想所產(chǎn)生的形變化多端、色彩豐富，這 與生理上感覺到的形大異起趣。與生理上感覺到的形大異起趣。 8 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 9 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 -形態(tài)高度的簡化性和概括性形態(tài)高度的簡化性和概括性 -形態(tài)豐富的聯(lián)想性和想象性形態(tài)豐富的聯(lián)想性和想象性 -同一具象形態(tài)的抽象形態(tài)的多樣性同一具象形態(tài)的抽象形態(tài)的多樣性 抽象的仿

6、生形態(tài)具有以下特征：抽象的仿生形態(tài)具有以下特征： 10 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 2 2、功能的仿生、功能的仿生 人們發(fā)現(xiàn)，動(dòng)植物的某些方面的功能， 實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了人類自身在此方面的科技 成果。生存在自然界中的各種各樣的動(dòng)植物 能在各種惡劣復(fù)雜的環(huán)境中生存與運(yùn)動(dòng)，這 是因?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)器官和形體與惡劣復(fù)雜環(huán)境斗 爭進(jìn)化的結(jié)果。植物和動(dòng)物在幾百萬年的自 然進(jìn)化中，不僅完全適應(yīng)自然，而且其進(jìn)化 程度接近完美。今天，我們生活在科學(xué)技術(shù) 飛快發(fā)展的時(shí)代，學(xué)習(xí)和利用生物系統(tǒng)的優(yōu) 異結(jié)構(gòu)和奇妙的功能，已經(jīng)成為技術(shù)革新和 技術(shù)革命的一個(gè)新方向。 11 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 根據(jù)蛙眼原理，科學(xué)家利用電子技術(shù)根

7、據(jù)蛙眼原理，科學(xué)家利用電子技術(shù) 制成了雷達(dá)系統(tǒng)，能準(zhǔn)確快速地識(shí)別目標(biāo)制成了雷達(dá)系統(tǒng)，能準(zhǔn)確快速地識(shí)別目標(biāo) 。 12 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 根據(jù)加重的翅痣蜻蜒在高速飛行時(shí)安然無恙， 人們仿效其在飛機(jī)的兩翼加上了平衡重錘，解決 了因高速飛行而引起振動(dòng)的棘手問題； 仿昆蟲復(fù)眼的構(gòu)造特點(diǎn)，人類造出了大屏幕 模塊化彩電和復(fù)眼照相機(jī)； 13 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 3 3、結(jié)構(gòu)和材料的仿生、結(jié)構(gòu)和材料的仿生 隨著仿生學(xué)的深入開展，人們不但 從外形、功能去模仿生物，而且從生物 奇特的結(jié)構(gòu)和肌理中也得到不少啟發(fā)。 人們在“仿生制造”中不僅是師法大自 然，而且是學(xué)習(xí)與借鑒他們自身內(nèi)秉的 組織方式與運(yùn)行模式

8、。 14 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 蜂巢由一個(gè)個(gè)排列整齊的 六棱柱形小蜂房組成，每個(gè)小 蜂房的底部由 3 個(gè)相同的菱 形組成，這些結(jié)構(gòu)與近代數(shù)學(xué) 家精確計(jì)算出來的菱形鈍角 109 28 和銳角 70 32 完全相同，是最節(jié)省材 料的結(jié)構(gòu)，且容量大、極堅(jiān)固 ，令許多專家贊嘆不止。 人們仿其構(gòu)造用各種材料 制成蜂巢式夾層結(jié)構(gòu)板，強(qiáng)度 大、重量輕、不易傳導(dǎo)聲和熱 ，是建筑及制造航天飛機(jī)、宇 宙飛船、人造衛(wèi)星等的理想材 料。 15 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 所有的柔性材料如藤所有的柔性材料如藤, ,繩繩, ,索都具索都具 有極強(qiáng)的抗拉特性有極強(qiáng)的抗拉特性, ,由柔性材料組成的由柔性材料組成的 建筑結(jié)構(gòu)

9、稱為懸索結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)稱為懸索結(jié)構(gòu), ,它具有跨越大它具有跨越大 跨度的能力跨度的能力, ,而且特別節(jié)省材料而且特別節(jié)省材料. .蜘蛛網(wǎng)蜘蛛網(wǎng) 就是自然界中的懸索結(jié)構(gòu)就是自然界中的懸索結(jié)構(gòu). .蜘蛛網(wǎng)能承蜘蛛網(wǎng)能承 受很大的力受很大的力, ,有的蜘蛛網(wǎng)上放上一個(gè)啤有的蜘蛛網(wǎng)上放上一個(gè)啤 酒瓶也不會(huì)掉下地酒瓶也不會(huì)掉下地. . 16 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 4 4綜合仿生設(shè)計(jì)綜合仿生設(shè)計(jì) 在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，單純地在現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，單純地 從形態(tài)、功能、結(jié)構(gòu)或材料的某一個(gè)從形態(tài)、功能、結(jié)構(gòu)或材料的某一個(gè) 方面來仿生是很少見的，更多的是綜方面來仿生是很少見的，更多的是綜 合形態(tài)、功能、結(jié)構(gòu)和

10、材料的多個(gè)方合形態(tài)、功能、結(jié)構(gòu)和材料的多個(gè)方 面來進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，而且還從大自然面來進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，而且還從大自然 的生存哲學(xué)即和諧與共生的角度進(jìn)行的生存哲學(xué)即和諧與共生的角度進(jìn)行 仿生設(shè)計(jì)，諸如綠色仿生設(shè)計(jì)，可持仿生設(shè)計(jì)，諸如綠色仿生設(shè)計(jì)，可持 續(xù)仿生設(shè)計(jì)等。續(xù)仿生設(shè)計(jì)等。 17 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 自然中空結(jié)構(gòu)自然中空結(jié)構(gòu) 在自然界，我們發(fā)現(xiàn)很多高度復(fù)雜 的中空結(jié)構(gòu)，重量保持最輕，卻有出色 的韌性和強(qiáng)度，這些正是汽車生產(chǎn)需要 的特性。于是，鳥類的羽毛骨質(zhì)，螃蟹 、蜘蛛等的殼就成為我們研究自然界的 原型。 18 仿生設(shè)計(jì)形式仿生設(shè)計(jì)形式 寶馬的H2R氫燃料汽車最高時(shí)速達(dá)300.175 公里。無庸置疑，發(fā)揮到極至的空氣動(dòng)力學(xué)是 實(shí)現(xiàn)這一高速的關(guān)鍵因素。寶