毕业设计论文灯具的仿生造型设计.docx

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毕业设计论文灯具的仿生造型设计

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摘要

随着现代科学技术的日趋发展与完善，人们的物质消费逐渐得以满足，感官满足的情感消费开始受到人们关注，人们对产品的要求不仅只是优良的功能，而且还要有人情味。

在工业科技产品充斥生活空间的同时，更需要自然元素来平衡人们感情，以获得健康的心理消费，仿生形态设计通过视觉的自然信息给人们亲近自然的机会。

另一方面，环境污染问题的日益严重导致人们对于自然的重视，并且呼吁着生态设计的发展。

在许多领域，自然界的诸多元素已作为设计借鉴的宝资源被加以模拟应用。

在设计领域，仿生的应用则更有利于提高产品的物质价值和精神价值，唤起人的自然情怀，为设计领域注入了新鲜的活力。

仿生设计作为工业设计的潮流和趋势，已同益成为重要的产品设计方法。

仿生手法将自然文化符号运用到现代人们的日用品中，带给人们心理上和视觉上的满足，更是人类传统自然哲学的延伸以及升华。

仿生作为一种自然主义思想与设计一直都有着密切的关系，激发了设计领域的创造思维活动。

而灯具作为与人类关系密切的生活必需品之一，与人们日常生活关系密切，所以灯具设计影响着人们的生活。

现代科技产品的设计是人类与科技形成互动的直接媒介，将具有活力的仿生设计引入现代灯具设计领域，具有很大的意义。

本论文从理论和实践的角度，重点对仿生设计理论和设计方法进行研究。

以灯具领域内的仿生设计规律为目标，从灯具和仿生两个方面入手，对仿生设计的理论进行研究，初步探讨了仿生设计的必要性、理论价值、方法程序等内容。

再从设计美学、人机工程学、符号学、可持续发展等角度对仿生设计理论进行解析，并从形态仿生、结构仿生、材质仿生、色彩仿生、文化仿生等方面就仿生设计在灯具设计领域运用进行分析，结合具体实例，分析、研究、总结产品仿生设计的具体方法、原则及意义，最后对照现有的仿生设计方法结合具体设计应用验证论文中阐述的理论方法，从而论证产品仿生设计方法的可行性。

关键词:

仿生学；仿生设计；灯具

Abstract

Withthedevelopmentandperfectingofmodemscienceandtechnology.Thepeople’Smaterialdemandshavebeensatisfiedgradually.Theemotionalconsumptionsformeetingthesensebegintobepaidcloseattentiontobypeople.Peoplerequirenotonlyexcellentfunctionality,butalsohashumantouch.Bionicdesigndrivingthemanpowerthingandnaturalthingtofuseareclosetonaturalchanceforpeoplenaturally,byvisualnaturalinformation.Ontheotherhand,theincreasinglyseriousproblemofenvironmentalpollution，peoplebegantoattachimportancetonature，andcalledforthedevelopmentofeco-design.Inmanydomains，alotofnaturalelementsarepreciousresources，whichareborrowedindesignandsimulatedforapplications.

Inthedesigndomain，theapplicationofbionicdesignCanincreasetheproducts’substanceandspiritvalues．Bionicdesignarousedthepeople’Snaturalfeelingsandinjectedfreshvitalityfordesign．Asthetideandtrend，bionicdesignisbecominganimportantproductdesignmethod．Usingbionicsmethod，symbolsofnaturehavebecomepartsofourdailyinstruments.ThissatisfiesUSpsychologicallyandvisually．Itisalsoakindofpromotionoftraditionalnaturalphilosophy．

Researchedthetheoryofbionicdesignfromthelampsandbionic．Discussedtheneedforbionicdesign，theoreticalvalue，methodsandSOon．Fromthedesignaestheticsergonomics，semiotics，sustainabledevelopmenttoanalysisthebionicdesigntheoryCombinedwithrealpractices，analyzedandsummarizedapproaches，principlesandsignificanceoftheproductbionicdesign.Finally,incomparingtheexistingmethodofbionicdesignandcombinedwiththerealpracticestoconfirmtheMethodsofthePapersmentionedin.

Keyword：

bionics；bionicdesign；lamp

目录

第1章引言1

1.1研究背景及意义1

1.2研究目的2

1.3研究内容2

1.3.1研究方法2

1.4研究的主要阶段4

第2章自然与仿生设计5

2.1自然与仿生设计的关系5

2.1.1设计中的观念5

2.1.2自然与仿生设计5

2.2仿生设计的形成及发展5

2.2.1仿生学与仿生设计5

2.2.2健康化7

2.2.3艺术化8

第3章仿生在灯具设计的应用9

3.1灯具的形态仿生9

3.1.1具量仿生设计在灯具设计中的运用9

3.1.2抽象仿生设计在灯具设计中的运用9

3.1.3童氟仿生设计在灯具设计中的运用10

3.1.4动物结柯仿生设计11

3.2灯具的材质仿生12

第4章基于灯具技术的灯具造型设计13

4.1创意设计定位14

4.2创意设计构思15

4.2.1外观造型设计15

4.2.2结构设计15

第5章小结16

参考文献17

致谢18

第1章引言

1.1研究背景及意义

灯具的演变受到人类社会发展的深刻影响。

灯具设计与当时所处的社会的背景息息相关，受当时社会技术水平和材料的限制，但也代表当时社会技术的先进水平。

下面以中国古代传统灯具为例介绍灯具的发展演变。

青铜灯具在我国的灯具历史上占有很高的地位。

战国至两汉的青铜灯具，一般为宫室和贵族府第所使用。

当时人们还是席地而坐的习俗，家具摆设也是以低矮为主。

相应的，为了充分发挥灯具的照明功用，青铜灯具的尺度也是非常小巧的，有立灯、座灯、行灯、吊灯、提灯等类型，如长信宫灯，通高才48厘米。

灯具的形态主要有动物形灯、人物形灯、树形灯、器皿形灯四大类。

动物形灯在青铜灯具中占有较大比重，而以汉代为多。

有羊灯、牛灯、朱雀灯、风鸟灯、兽面形灯、龙形灯、雁鱼灯、鹅鱼灯、鱼灯、雁足灯、蛟灯、辟邪灯、鹤龟灯、玄武灯、麒麟灯、蟾蛛灯等等。

这些动物形象，当时大都作为祥禽瑞兽，用做灯具造型，有象征天意和吉祥的丰富含意。

在青铜灯具发展的同时，陶质灯具作为明器，朝着精美华贵方向发展。

例如俑座高筒灯和装饰复杂多样的百花陶灯，其中以汉代母子座陶灯为代表。

至宋元时期，灯烛成为照明工具，而供中下层社会使用的陶瓷灯具成为现存灯具的主体。

因此这一时期的灯具装饰和造型较为大众化。

明清两代，灯具和烛台的材料和种类更加丰富多彩。

在材料上，除了金属、陶瓷、玉石又新近出现了玻璃和珐琅等新材料。

而与这一时期的其他器物设计一样，灯具装饰也是十分繁琐，瓷制烛台和灯革的主体上占据了各式各样的花纹。

更为重要的要属宫灯出现，它代表了明清灯具设计最高水平。

明清时期的灯具是中国古代灯具发展最辉煌的时代。

近代电灯发明之后，灯具发展进入了新的历史时期。

随着工业化社会的迸步和新材料的出现，灯具的材料、造型等都发生了革命性的变化。

白炽灯逐渐取代了传统的灯具，白炽灯的灯源是利用钨丝在通电的情况下发热到白炽并发光照明，这种灯源更加先进、高效、安全。

而且不会带来像蜡烛等光源造成的烟雾和烟灰等污染。

现代的照明灯具向节能环保型和留能型迈进，于是就有了可以同时起照明和空气清新器作用的涂有二氧化钛膜的灯具、智能控制灯具等等。

现代科技的发展和人们的生活需求使灯具的发展更趋多样化，更节能、更环保、更智能成为设计师一个又一个的挑战。

1.2研究目的

仿生设计在当代自然文化日趋流行的感性消费时代得以复兴，日常生活中的很多产品不乏仿生实例，适应处于感情匾乏时代人们的消费需求。

但是目前关于灯具仿生设计这方面的理论研究却很少，本文力求通过对仿生设计的研究，来探讨未来科技产品的形态发展趋势，也是顺应科技与自然融通、人与自然合一的社会发展趋势。

论文对仿生设计学、人机工程学、设计美学、符号学等理论进行了一定的探索，目的是尝试建立一套面向大众的产品仿生设计方法，帮助设计者在产品仿生设计过程中可以直观的把握每个设计步骤，将创新方法融入设计流程。

总之，作者希望通过此论文的研究，提高对仿生设计的理论认识，充实仿生的理论构架，并能对目前的产品仿生有一定的参考价值。

1.3研究内容

本文的主要研究内容是产品的仿生，并界定在灯具的仿生设计范围内，包括仿生设计的理论结构和方法探索。

理论部分主要从仿生设计与人与自然生态的关系处理上探索仿生的积极意义，并从设计美学、人机工程学、符号学、可持续发展等角度进行层层解析。

论文力求在理论深度上提高灯具仿生设计的价值，探索相关的设计方法。

最后结合灯具设计案例对方法进行验证。

所以本研究首先从灯具造型的发展历史着手，针对灯具造型的分析研究，本文需要解决以下几个问题：

1.从灯具造型的发展历史对灯具的结构和造型进行分析。

2.现有灯具造型的现状和设计分析；

3.对现有的灯具进行分析研究。

4.LED的优点以及现存的缺陷。

5.设计灯具时应该解决的问题。

6.在的出现后灯具造型可能发生什么样的巨大变革。

以上问题的解决，就是本论文的主要内容。

1.3.1研究方法

已经得到广泛的认同，但由于它目前的局限性，还不能广泛的应用于我们的生活中，我们需要对现有的现状水平进行了解分析，迅速的提高科技水平和对的局限性进行解决。

这样我们才能摆脱对现有灯具造型不断模仿抄袭，创造出新颖的灯具造型，从而使灯具造型设计有更广泛的发展方向。

而从灯具角度上来观察，我们需要从横向和纵向两个角度来进行分析，横向的角度以时间为研究轴，对国内外不同时期的灯具造型进行深入研究，这些研究对灯具造型的设计具有很多的借鉴和指导意义，而纵向的角度以家用灯具需要应用的实地情况，以及生活习惯等因素为研究轴。

经过以上的研究，从而指导我最终的设计理念。

本论文将采用的主要的研究方法包括：

调查法、文献法、观察法、统计法、实验法、定性分析、定量分析等等。

1.调查法：

经过对信息收集整理后，有目的对灯具市场、网上灯具市场等，通过认真的了解和调查，充分掌握有关灯具设计的资料，并综合分析这些掌握的信息﹐总结研究灯具造型变化的局限性以及人们对灯具造型的需求，对后面的造型设计提供一定的方向性和目的性。

调查法一般是通过市场调查、访问、发问卷﹑测验等方式去收集反映研究现象的材料，并对材料进行研究总结的方式。

2.文献信息法：

根据论文的研究方向，首先要对材料进行一定的收集和研究。

通过对图书的阅读、报刊的查看、网络的检索等方面的途径，搜集整理关于LED的发展水平和灯具造型变革的局限性，以及在灯具中的应用对灯具造型的变革式的创新设计等方面的资料。

为论文的研究课题提供科学的理论指导和借鉴，保证论文课题的研究的先导性和科学性。

3.观察法：

通过制定的目的和计划﹐对灯具市场、灯具设计网页、书刊杂志等进行综合的观察，特别关注灯具的发展情况，并对此进行详细的分析。

从而从整体上全面掌握所要研究的课题。

本论文以对灯具造型的创新设计为目的，对灯具造型的影响和变革做出系统的研究和创新。

4.虚拟模型实验法：

虚拟模型实验法是一种十分重要的方法，通过计算机对本论文所设计的灯具造型进行一个三维的虚拟模型建模。

并对灯具使用灯光渲染来检验灯具造型的周密合理性、美观实用性、科学性等。

通过设计三维虚拟模型，

以检验设计的灯具造型是否满足人们的需求，以及灯具造型是否真的有突破性的创新发展。

这些都是可以通过虚拟模型实验法来进行辅助设计的，虚拟模型实验法也是研究课题中不可缺少的一个环节。

1.4研究的主要阶段

1.通过市场调查和文献检索，调查灯具设计发展的现状和趋势。

总结灯具设计发展的历史，从而找到灯具发展的设计思想和造型元素。

2.研究光源的优势及缺陷。

3.分析的优点对灯具造型的创新作用，总结灯具设计需要注意的要素。

第2章自然与仿生设计

2.1自然与仿生设计的关系

人类文化的发展一直是以自然生态系统为基础的，早期的人类思想无不体现着人类对自然生态的依赖，虽然经过漫长的历史沉淀后，这种依赖逐渐减弱，人类与自然的关系也逐渐由被动状态变为一种主动状态，但是人类与自然的融通却是必然的趋势。

在现代设计中我们越来越能感受到自然文化的价值所在，仿生手法使越来越多表达自然情怀的符号和信息很好地融入到现代设计之中，这给我们带来心理上和视觉上的满足，更是人类传统自然哲学的延伸与升华。

2.1.1设计中的观念

记得曾经有一位学者说过：

“自然界是伟大的设计家，那里深藏着一切原理。

”大自然丰富多样的结构形态，赋予人类的是勃勃生机与智慧的源泉”。

自然界蕴含着设计的无限生机。

人们用自然物来做设计的思想及物质基础，是最科学有教的方法之一。

2.1.2自然与仿生设计

人类从蒙昧时代到文明时代，就是人们在长期向大自然学习的过程巾适应自然规律的基础上不断发展起来的。

人类对孕育生命的自然界寄予着深厚的情感，许多的设计都来自于对大自然的模仿，设计师们在自然生态中寻求设计的回顾人类的文明史，人们模仿生态的设计不举不胜举，从中国古人构筑的圈腾崇拜的饕餮铜鼎：

到古埃及文明时期的人面狮身像，到生活中的牛形灯、鸡头壶等器皿；再到现代文明的飞机、火箭等飞行器。

无不体现了人们对自然生命外在形态、内在功能、结构与表面肌理的创造性模仿。

这些设计作品来源于自然却又越来越高于自然。

自然的奥妙无处不在，当我们发现一种奥妙时，根据物种提供的各种信息，使之成为我们可能设计的源泉，以带给人类新的生活方式。

2.2仿生设计的形成及发展

2.2.1仿生学与仿生设计

仿生学从萌芽到真正成为一门学科经历了一段久远的时间，古代人们根据鱼儿在水中游动的原理制造了船，模仿鱼的鳍制成了木浆，又通过反复的实践，最后完善为槽和舵。

又如模仿可在空中自由飞翔的鸟儿，达·芬奇和他的助手设计制造出了世界上第一架人造飞行器——扑翼机，后人继续研究直至现代飞机的诞生。

这些模仿生物功能的发明可以说是仿生学的萌芽，也是仿生学发展的历史见证。

进入现代，人们开始系统地研究仿生学，要想将生物原理应用到技术领域。

首先，产生于1947年的“控制论"解决了生物和技术装置是否存在着共同性这个问题。

维纳（1894-1964）作为控制论的创始人之一，给控制论的定义是“关于在动物和机器中控制和通讯’’的科学，从这个简单的定义中，我们可以认识到生物和机器的相关性，控制系统是联系生物系统和技术系统的桥梁。

很多工程人员开始自觉地向生物系统寻求新的设计思想和原理。

二十世纪50年代以来，人们已经开始自觉的把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉。

人们用化学、物理学、数学以及技术模型对生物系统开展着深入的研究，使得生物体内功能机理的研究发展非常迅速，促进了生物学的发展。

从而使得对生物的模拟成为现实。

而随着科学技术的高度发展，人类生活的环境遭到破坏、生态失衡、能源枯竭，这时人类意识到了重新认识自然，探讨与自然更加和谐的生存方式的高度紧迫感，更认识到仿生学对人类未来发展的重要性l。

尽管人类在文明进化中不断从生物界受到新的启示，但仿生学的诞生，一般以1960年全美第一届仿生学讨论会的召开为标志。

他认为“仿生学是研究以模仿生物系统的方式、或是以具有生物系统特征的方式、或是以类似于生物系统方式工作的系统的科学"。

仿生学是生物科学与技术科学之间的一门交叉性学科，它的任务就是要研究生物系统的优异功能及原理，并把它模式化，然后应用这些原理设计和制造新的技术设备。

从生物学角度看，仿生学属于“应用生物学”的一个分支；从工程技术角度看，它是建构技术系统的基础。

它的发展空间和潜力都是很大的，必将为人类创造更多的财富。

仿生设计源于仿生学，且由来已久，模仿是仿生学的基础。

人类创造活动的第一步就是从模仿自然界的生物体开始的。

这种模仿对人类的发展进步一直具有强大的吸引力。

从旧石器时代到象形文字的产生，实际上已经是仿生性设计的萌芽发展了。

源于至今，人们生活中更是设计了很多运用这种模仿生物形态的产品。

仿生设计与其他设计方法不同，它是以自然物为设计对象来进行创造的设计过程，通过将自然物与人造物之间的不断类比、联想，从而提升出丰富的设计语言并应用于产品造型设计。

仿生设计的最终目的是让产品回归自然，它要求物质形态视觉特征及使用操作方式的自然化、人性化，与生态环境相融合。

在同益提倡设计人性化、情趣化、人本化的产品造型设计的今天，人们对产品的造型既要求体现功能性又注重满足精神性，而仿生设计赋予产品造型以生命的象征，让设计回归自然，增进了人与自然的统一。

设计师在对自然结构形态的探索中，得到十分丰富的感受，然后将这些结构形态从表象中抽象出来，找到一些形式美的原理，并利用这些理性的形态去从事新的设计。

无尽变化着的形态结构与形式成为设计师们取之不尽、用之不竭的源泉f141。

从鲁班仿造叶子的齿状边缘发明的木工用的锯子，到现代人模仿苍蝇的复眼制作的照相机。

自然生物的结构变化时时刻刻的影响着人类的设计意识，使产品的仿生设计形式多样，从产品的形态到内部结构、功能的模拟无一不说明了自然界对人类物质生活的巨大启迪作用。

再如设计师雅各布森设计的“天鹅椅”、“蛋椅”（见图2-1、图2-2），其形态印源于自然形态的启示。

图2-1无鹅椅图2-2蛋椅

2.2.2健康化

灯具光源是一种绿光色源。

没有汞等有毒物质，因此没有污染。

也就对环保起到了非常重要的作用。

是用环氧树脂封装的固态光源，其结构中没有玻璃泡、灯丝等易损坏的部件，因此具有可回收性、很好的抗震性、而且不易破碎，适合制作一些简小轻便的灯具，方便携带。

从而也节省了材料、能源。

另外LED光源没有频闪，显色性也比较高，没有红外光和紫外光辐射，对人体和视力没有伤害，是保护视力并且环保的健康光源[7]。

由于是固体冷光源，而冷光源的发热量一般比较低，所以人们可以放心安全的触摸灯具，从而拉近了我们与灯具的距离，使我们的生活更离不开灯具的使用。

2.2.3艺术化

LED光源的体积小，质量轻，可以随意组合。

而且LED是固态光源，它的结构是一种全固体结构，所以具有很好的抗震性，不易破碎，适用范围广泛，可以加强环境的光线效果，另外由于体积小还可以进行隐藏，从而起到美化环境和增大空间的作用。

色彩是美学原则的基本要素，同样光源的光色也是视觉美学的重要组成部分。

目前LED光源的光色已经可以实现几乎所有的色彩。

而且单色性好，色彩也比较鲜艳。

LED的色彩纯度较高，颜色饱和度可以达到130%，全彩色，由于LED光源的色彩很多，对光色的选择就有了很大的灵活性，可以选择不同色彩的光色搭配使用，达到明与暗，强与弱的完美结合，从而使灯光更加清晰柔和，表现出较强的层次感，构成优雅美丽的视觉感受。

在LED光源的使用使灯具的技术和艺术更完美的融合在一起，掀起了灯具造型的新起点，从而打破以往灯具形态的框架，借助LED光源的技术，灯具的设计变成了视觉享受和美好生活的阶梯，让灯具的艺术性尽情的发挥，使灯具成为人们生活里充满情趣与生机的生命体。

灯具光源还具有响应时间短，光束集中的特点。

可以精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光，可瞬间启动，反复开关。

对电路的设置进行改进可以实现多种动、闪、跳的灯光变幻，很大的提高了灯具的艺术性，实现光与艺术的完美结合。

也使灯具的色彩更加绚丽。

第3章仿生在灯具设计的应用

仿生设计方法是一种被广泛应用在产品中的设计方法，它灵活多样，给产品造型带来取之不竭的灵感来源。

仿生设计方法应用于灯具设计，使灯具更具情趣性、装饰性，使灯具更加满足使用的场合，是灯具设计中不可忽视的设计方法。

下面将从形态、结构、材质、色彩、文化等方面分析仿生设计方法如何在灯具设计中被应用。

3.1灯具的形态仿生

形态仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的外部形态及其象征寓意，以及如何通过艺术手法将形态仿生有效地应用到设计之中。

灯具的形态仿生设计形式多样，从产品的形态到内部结构、功能，自然界给予人类以巨大启发。

灯具的形态仿生设计从其再现生物的逼真程度和特征来看，可分为形似的具象仿生和神似的抽象仿生。

3.1.1具量仿生设计在灯具设计中的运用

具象仿生形态设计是自然界生物形态的直接再现。

根据自然界中生物或植物的形态、造型、色彩及图案进行构型设计，并力求最真实地再现和描绘自然界中动物或植物的形象，反映出设计师对生活中美好事物的感情和寄托。

图3-1人佣灯图3-2雁鱼灯

3.1.2抽象仿生设计在灯具设计中的运用

图3-3水母灯

抽象形态是在自然形态的基础上演变而来的，它来源于自然形态又不相同

于自然形态。

抽象形态设计通过简单的形体反映事物的本质特征，它是通过联想和创造性思维，以及对比、混合、分割、重复、渐变或组合视觉审美元素，将自然界中具体的、细密的生物形态，经过归纳和总结。

演变成抽象的、粗狂的及单纯的形态，使形态表现出节奏感和秩序美。

由于抽象度较高，有人们会联想不到具体是哪一种生物。

而往往是一类生物的某一瞬间的姿态。

抽象仿生设计从生物的运动变化中感受到生命活力，再通过形态抽象，用点、线、面的维台来表现生命活力。

因此，抽象仿生在形态上表现简洁性，而在传达生物特征上表现为高度的概括性。

同时由于简洁和概括，抽象仿生设计形态更加适应于生产加工，所以目前为大批量的工业化生产所广泛采用。

在灯具设计中，也经常采用抽象仿生的方式进行设计，以此来增加产品的情趣。

3.1.3童氟仿生设计在灯具设计中的运用

意象仿生是一种创造性思维方法，最终形成的视觉符号既具有表象图解概念性，又带有一定的隐喻性，满足人们的抽象性审美心理，使人的联想无限纵深。

这种意象仿生设计方法将亲近自然、人文思想带进设计中来，是一种非常有意义的设计观念。

意象是人的大脑思维现象，在思维过程中，努力探索与某些事物的特征元素的相同与不同之处，最终会捕捉到不同事物之间的相似性，随着相似性