张博凯

摘要：本文首先分析了产品外形仿生设计研究现状，其次分析了产品外形仿生设计技术，最后分析了产品外形仿生设计发展趋势，旨在为产品外形仿生设计工作的进行提供参考意见，以此来提高产品外形仿生设计质量和效率，进而提高产品外形的设计效果，提高产品的附加价值，满足不同客户对于产品的美观需求。

关键词：产品外形;仿生设计;研究现状;研究进展;汽车外形设计

0  引言

仿生设计是一种重要的设计思维和方式，仿生指的是模仿自然界生物，设计是有目的性的创作行为，仿生设计指的是在模仿自然界生物的基础上产生设计方案。产品外形仿生设计是仿生设计中最为常见的项目之一，具体可以按照不同分类方式划分为不同类型，按照模仿抽象程度可以划分为具象仿生和抽象仿生。

1  產品外形仿生设计研究现状

1.1 形态仿生设计研究现状

形态仿生设计是产品外形仿生设计中最常见的设计方式，设计人员的设计灵感主要来源于丰富的自然形态，通过形态仿生设计理念将自然形态与产品外形设计相结合。例如，吉利熊猫的设计来源为熊猫的外形;道奇蝰蛇的设计来源为道奇蝰蛇的外形;宝马“鹰眼”大灯的设计来源为鹰眼睛的外形;保时捷911的设计来源为青蛙的外形。

1.2 功能仿生设计研究现状

功能仿生设计指的是结合生物或自然物质的功能、原理，研发新技术或者是创新现有技术[1]。例如，雷达的设计来源为蝙蝠的声波辨物功能;轮胎的设计来源为蝗虫等动物的脚掌锁合摩擦力功能;鸥翼式汽车的设计来源为海鸥翅膀的煽动原理;奔驰公司仿生概念车的设计来源为箱鲀运行中的综合空气动力学性能原理;EPORO为世界上首个应用激光测距仪和超宽带无线电波技术的智能机器人汽车，其设计来源为为鱼群的避免碰撞、同排移动、靠近同伴功能。

1.3 结构仿生设计研究现状

结构仿生设计指的是结合生物的部分或整体结构或组织，设计新产品外形。例如，甲虫型车身的设计来源为甲壳虫圆润的结构，这样将车厢设计为甲壳虫形状，能够有效减少由于车速提高而产生的阻力;鱼型车身的设计来源为鱼的背部结构，这是因为汽车在高速运行时，尾部容易出现涡流，而鱼背造型的应用，则能够提高车尾的平稳运行程度。

1.4 色彩仿生设计研究现状

色彩仿生设计指的是基于人们的色彩认知，结合自然界的色彩组合方式，设计新产品外形。例如，有些汽车外形色彩的设计来源可以是猎豹，局部的黑色、黄色斑点设计，能够让顾客直接联想到猎豹，这能够提高产品外形设计的灵动性;更加亮白产品的设计来源可以是白金龟鳞片微结构，通过对自然色彩化学性质和物理性质的研究，能够开创人造色彩，进而提高产品外形设计的色彩丰富程度。

1.5 肌理仿生设计研究现状

肌理仿生设计指的是结合自然界生物的构成材料和表皮特征，设计新产品外形，这样能够加深人们对于产品的印象，同时提高汽车的外形特色，进而提高对消费者的吸引力。例如，宝马LOVOS的设计来源为鱼鳞结构，车上的每一片鱼鳞结构中都安装了太阳能电池;宝马GINA的设计来源为动物眼睛能够整开和合上的结构，因此跑车在开门时，织物材料由于压缩会产生褶皱感觉。

1.6 意象仿生设计研究现状

意象仿生设计指的是结合自然界生物的象征意义和神态特征，设计新产品外形。意象仿生设计不同于上述设计方式，上述设计方式主要通过听觉、视觉、触觉等方式，来获取设计灵感;而意象仿生设计主要通过联想和心理效应，让人们结合知识和经验，来产生对设计产品与自然界的共鸣，这种产品往往具有十分强烈的情感表达和特定的象征意义。例如，梅、兰、竹、菊四君子，自古以来便代表着傲、幽、坚、淡的品质，因此，将四君子应用到汽车外形仿生设计中，便能够引发人们对于相应品质的联想。

2  产品外形仿生设计技术

2.1 生物外形特征提取技术

在产品外形仿生设计过程中，首先，设计人员需要结合自身设计经验和设计理念，提取仿生对象的外形特征，具体需要应用专业操作平台提取仿生对象的外形，如CorelDRAW、Illustrator等;提取过程涉及到了一个重要的环节，即自动提取，一般分为检测边缘点、线条拟合两项操作。其次，设计人员需要结合设计风格，从提取到的生物外形特征中归纳设计风格的构成部分，并找到生物外形特征的规律;规律一般分为显性规律和隐性规律两种，分析方式有特征工程、特征匹配、类型学等。最后，设计人员需要结合生物外形特征规律，建立表达模型，主要技术有线性滤波、相似元素合并、矢量化处理等，通过模型来获取生物外形的含义、功能、自然属性等相关信息[2]。

2.2 生物外形特征与产品外形融合技术

生物外形特征与产品外形的融合是产品外形仿生设计的关键，这需要设计人员应用设计思维，通过对放生对象外形特征的加工、处理、分析、整合、选择，来完成最终的产品外形设计工作。当然，如果设计人员过于按照既定设计流程完成设计工作，那么很难实现创新设计。为了在生物外形特征与产品外形融合的基础上，进一步提高设计的创新性，设计人员尝试应用遗传算法、逆向工程等方式，来对产品外形进行智能化仿真设计和数字化仿真设计，在体现仿真生物外形特征的同时，体现产品设计的现代感和技术感，同时更好的提高两者的融合程度。

2.3 产品外形仿生设计评价技术

设计评价一直是产品外形仿生设计的关键环节，也是设计人员的重点分析内容，这是因为只有做大了对现有设计的科学评价，才能进一步总结当前设计的不足之处，进而加以改善和完善。现阶段，常见的产品外形仿生设计评价技术有眼动实验、因子分析、语义分析等，这些均属于线性技术;此外，还有遗传算法、模糊集、类神经网络等，这些均属于非线性技术。这种线性技术和非线性技术的评价方式，能够构建科学的产品外形仿生设计评价体系和标准，这让设计人员能够从多层次开展设计评价工作[3]。

3  产品外形仿生设计发展趋势

3.1 研究产品外形仿生设计规律

规律是事物的必然联系，产品外形仿生设计是设计人员对自然的艺术表现方式，将自然形态转换为社会形态，同时实现产品的商业驾驶和艺术价值，在有了规律的情况下，设计人员开展设计工作会更加顺利，并且产品外形仿生设计规律研究已经成为了重要研究内容之一。当前产品外形仿生设计规律主要指的是人與自然和谐发展，为此，设计人员需要基于自然界物质和生物外形，将其与产品外形自然的联合在一起，在满足客户需求的同时，体现尊重和保护自然的理念。此外，自然界本身在生态和谐维护方面的作用和过程，也十分值得设计人员借鉴和思考，自然已经经过了38亿年的发展和变化，但是仍然保持的让人惊叹的生态自我修复功能;并且产品外形仿生设计灵感本身也来源于自然界，设计人员可以在设计过程中进一步探索自然生态的发展规律。

3.2 进行产品外形仿生设计创新

在产品外形仿生设计中，自然界物质和生物外形和产品外形的结合情况，直接关系到了设计的效果和质量，为此，设计人员需要加大对产品外形仿生设计创新方式的研究力度，同时综合新型的知识和技术[4]。具体来讲，产品外形仿生设计创新涉及到的内容主要有：生物外形与产品外形关系建立、生物外形与产品外形特征融合模型建立、设计效果评价体系建立、智能化推理体系建立等。为此，设计人员需要为产品外形仿生设计工作提供创新环境，以此来提高设计效率。

3.3 与先进技术相结合

进入到21世纪以来，产品外形仿生设计工作的技术水平开始迅速提高，同时产品方也对设计工作提出了更多要求，为此，设计人员需要将设计与先进技术相结合，以此来完成生物外形特征提取、设计评价等工作。同时，大数据也让设计人员意识到了数据和信息的价值，为此，设计人员可以通过人工智能技术来获取数据和信息，进而得到效果最好的设计方案。并且，随着越来越多新型技术的研发和应用，能够为产品外形仿生设计提供更加真实的设计环境，为设计和评价工作的进行提供了便利条件。

4  结束语

仿生是人类学习自然的重要方式，仿生设计同时综合了设计学知识和仿生学知识，但是又区别于这两门学科，而同时具备商业价值、艺术价值、科学价值。产品外形仿生设计属于仿生设计中的一种，指的是对产品外形进行仿生设计，能够应用在实际产品设计工作中，还能够应用在设计教学中，来启发学生的思维。

参考文献：

[1]童晗笑，权威，任新宇.仿生设计方法在现代产品设计中的应用现状研究[J].艺海，2020（03）：70-71.

[2]郝维东.仿生设计在现代工业设计中的应用分析[J].农家参谋，2019（23）：167.

[3]罗仕鉴，张宇飞，边泽，等.产品外形仿生设计研究现状与进展[J].机械工程学报，2018，54（21）：138-155.

[4]陆冀宁.动态仿生设计手法初探[J].包装工程，2016（03）：176-177，186.