拖掛式房車造型設計的仿生設計應用
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引言
哈啰出行、OFO、青檸單車等的出現(xiàn)及蔓延都是為了給人們提供最后一公里的便利。但同時弊端也不斷顯現(xiàn)，共享單車堆積成災，壞車破車目之所及，缺乏管理使其給城市交通以及公眾安全帶來隱患。代步車的出現(xiàn)帶來了轉機，通過改進校園代步工具一方面可以幫助解決一部分校園交通問題，另一方面也可以減少學生花在出行上的時間和精力。同時具有高度可識別的造型形象是產品在激烈的市場競爭中取勝的重要因素，并且結合年輕人追逐時尚潮流，個性化的心理需求，利用仿生設計的方法來構建代步車的造型基因是一種行之有效的創(chuàng)新方法。
1校園代步車相關概述
1．1國內外代步車造型設計現(xiàn)狀
20世紀80年代，日本的雅馬哈公司就已經(jīng)開始研發(fā)電動車，至今差不多四十年的歷史，它是世界上最早銷售電動輔助自行車的企業(yè)，同時也是世界上最大的電動車制造商。其出產的電動自行車是經(jīng)過日本電動自行車協(xié)會認定的新型代步工具。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，和遍布中國街頭的共享單車一樣，美國的共享電動代步電動滑板車也是十分流行，如Bird、Spin及Limes等共享滑板車公司如雨后春筍般冒出來。我國的代步車行業(yè)以寧波邁威公司和小米為典型代表。寧波邁威公司作為全球三大電動滑板車生產制造商之一，其旗下的產品Inokim采用成熟的鋰電池技術，使滑板車動力能源的輕便問題得以解決。小米更是躋身成為美國最大電動滑板車供應商。世界上主要的代步車制造商及其產品特征見表1。從國內外的各大城市中的代步車可以發(fā)現(xiàn)，國外的代步車更多的注重個性化和人性化。在外觀上，對人的視覺心理及人性關懷也更加凸顯。在設計上也體現(xiàn)了社會責任感，如雅馬哈的“感動創(chuàng)造企業(yè)”。在國內，以寧波邁威公司的Ionkim為代表的代步車的外觀設計可以發(fā)現(xiàn)，我國的代步車造型還比較保守，沒有凸顯品牌的都有特征。
1．2校園代步車的需求分析
大學生作為校園代步車的最直接受益者，應同時兼顧其生理需求及心理需求［1］。生理需求，顧名思義即使用者的使用需求。首先是作為交通輔助工具代替步行的需求，在諾大的校園里需要找到適合的出行工具，來節(jié)省時間，提高效率，這是最基本的生理需求。其次是簡單的功能和適合人使用的需求，功能簡單，易操作，易上手，安全性能好，符合大學生生理結構特征是必要的。最后是方便攜帶與易存儲的需求，代步車作為私人物品，如果依舊如共享單車那樣依靠群眾道德素質來制約，那么最終同樣會殊途同歸。心理需求，它是一種使用者享受其產品使用體驗的表現(xiàn)，為使用者帶來愉悅、良好的心理滿足。如避免擁擠輕巧好用的機動性需求，體現(xiàn)大學生風貌與校園文化的審美需求以及防盜安全性需求。
所謂仿生設計是對自然物的形態(tài)、功能、色彩、意象等信息的再認知，通過模擬或改進這些信息以最終將其運用到設計中，其中以形態(tài)仿生、色彩仿生、意象仿生以及功能仿生等設計手法最為設計師所青睞［2］。徐慧曾經(jīng)提出仿生性設計是產品設計的未來趨勢，仿生形態(tài)的融入，其包含的豐富造型語言能夠賦予產品外觀造型的最佳選擇，從而滿足產品的功能和使用者的需求［3］。萬里就人類發(fā)展和自然規(guī)律提出仿生是人類生存的需要，仿生是古代人類精神的寄托，仿生是人類的一種文化思想［4］。而有關汽車造型仿生設計的應用研究也在逐漸深入，如吉利熊貓，造型上融入國寶“大熊貓”的元素。現(xiàn)在也已經(jīng)延伸到校園代步車的造型設計中，其在校園代步車的造型應用上主要體現(xiàn)在仿生對象的形態(tài)、色彩以及意像上。校園代步車仿生設計流程如圖1所示。形態(tài)仿生是在對自然物所具有的外部形態(tài)與內在涵義的認知基礎上，通過抽象、演變、概括、提煉等處理手法尋求對校園代步車形態(tài)的突破與創(chuàng)新［5］。提取對仿生對象自然形態(tài)的結構認知，將對應的結構運用到校園代步車的造型上，實現(xiàn)良好功能和自然美感的完美融合。色彩仿生主要是通過研究仿生對象典型的色彩特征進行的色彩感覺仿生，使用色彩本身所帶有的信息傳遞、交流的功能，進而達到人機反饋的模擬。大學生喜歡追逐時髦新潮，色彩是視覺的直觀享受，充當了大部分的識別作用，色彩豐富的校園代步車也是未來的發(fā)展趨勢。意象仿生是一種抽象的概念，主要指仿生對象被人類記憶抽象化的符號，給人一種似曾相識的朦朧感。意象的正確把握對校園代步車整體造型的表現(xiàn)具有積極意義。
3校園代步車的造型仿生設計實例
3．1仿生對象的選取
本次研究的主要目的是完成校園代步車的設備形態(tài)以及主要功能的仿生設計。首先基于目標產品的功能需求進行思維發(fā)散，咨詢生物專家并查找相關資料，挑選合適的仿生生物。自然界生物不計其數(shù)，為了更好的符合校園代步車的主題，主要是運行安全以及能夠及時制動，能夠保證運行中的平穩(wěn)，運行流暢。最終經(jīng)過詢問生物專家和查閱資料，最終選擇金雕作為仿生對象。金雕擅長翱翔和滑翔，其生活習性一般是空中呈直線或圓圈狀盤旋，一邊俯視地面尋找獵物，兩翅上舉“V”狀，用柔軟而靈活的兩翼和尾部的變化來調節(jié)飛行的方向、高度、速度和飛行姿勢。發(fā)現(xiàn)獵物后，常以速度為每小時300千米的姿勢從天而降，并在最后一剎那嘎然止住扇動的翅膀，然后捕獲獵物。金雕動作敏捷，飛行平穩(wěn)，其獨特的運行和制動方式及形態(tài)為校園代步車的設計提供了思路。
3．2仿生對象原型分析及造型基因特征的提取
對金雕的主要外形結構本征進行提取，通過對金雕形態(tài)結構的刪減與補足，規(guī)則化，主要特征幾何化，平整或尖銳化處理，變形與夸張等，使得生物主要意象能夠在產品仿生設計中得到準確的表達。本研究根據(jù)金雕的主要外形(頭部、軀干、翼部和利爪)進行結構線提取，其主要特征如圖2所示。如圖2所示，金雕全長76－102厘米，頭頂黑褐色，后頭至后頸羽毛尖長，呈柳葉狀，羽基暗赤褐色，羽端金黃色，具黑褐色羽干紋。嘴形呈倒鉤形，堅硬且鋒利，嘴端部黑色，基部呈藍褐色或藍灰色。翼部展開總長可達2．3米，翅膀上的羽毛呈暗赤褐色，羽端較淡，體色較暗，具有較寬的黑色端斑巨大的翅膀也是它的有力武器之一，有時一翅扇將過去，就可以將獵物擊倒在地。趾呈黃色，爪呈黑色，將利爪戳進獵物的頭骨，就能使其立即喪失性命。金雕的形態(tài)結構線主要由軀干、喙部、翼部及利爪組成。
3．3仿生對象與校園代步車造型的融合
校園代步車的主要造型構成元素包括車輪、把手、車轱、輔助車燈、車尾燈、腳踏板、扶手支柱等，現(xiàn)將金雕的造型因子運用到校園代步車的造型塑造中，金雕的形態(tài)和意象特征可與校園代步車的造型和主要結構進行融合。金雕流線型的主要身體形態(tài)能夠作為校園代步車的大體造型。尖銳鋒利的喙部可以通過變形使其成為代步車的頭部及前燈，并且因其頭部的呈側三角的形態(tài)，能夠有效減小風阻。翼部和翅尾部的羽毛能夠與把手支柱與剎車等結構進行結合。金雕身體表面的黑色端紋可以進行適當改變充當代步車的車身裝飾。利爪可以與代步車的車輪進行耦合。當金雕捕食時以300/km的速度進行俯沖，但能在一瞬間抓住獵物，以此意象來結合代步車車輪，表現(xiàn)代步車的制動功能優(yōu)良。3．4校園代步車造型創(chuàng)新設計將校園代步車各部分造型結構和功能進行綜合創(chuàng)新設計，先進行頭腦風暴，對方案進行草圖繪制，接著完成產品的三維建模與原型制作。金雕利爪的敏銳性是凸顯校園代步車的安全制動功能的關鍵。利爪上棱角分明的紋路天然的成為輪胎上的防滑結構，保證了安全性。流線型的軀干對減少代步車行駛過程中的風阻行之有效。雄壯的翅膀成為把手支柱，同時也賦予其太陽能電池板的功能，為整個裝備提供行駛動力，保證校園代步車的續(xù)航能力。在設計案例中，任務設計是校園代步車的造型設計，對金雕的喙部、翅膀以及利爪進行仿生設計。綜合考慮到該代步車的使用環(huán)境是校園，且使用者多位在校學生，該校園代步車方便易攜，使用者可以將其簡易折疊，且占地空間不大，給學生足夠的安全感和滿足感，其折疊方式如圖3所示。圖3校園代步車折疊方式裝備整體采用金雕的外形特征，形似高鐵?？稍谄露炔怀^45度的平整路面上行駛運行，靈活穿梭在校園各個角落。代步車的的把手支撐出將金雕體表的黑色端紋抽象處理成裝飾燈帶，并且結合太陽能充電板，能夠提高代步車的續(xù)航時間，提高工作效率。車輪設計較寬，保證行駛平穩(wěn)，確保使用者的人身安全，防滑能力大幅度增加。
4結語
大自然賦予人類取之不盡，用之不竭的靈感資源和設計啟示，通過一定的合理方式模仿自然的生命形態(tài)而進行的仿生，往往可以獲得意想不到的價值效益，并為人類提供新的設計思路。本文在基于仿生對象金雕的特征基礎上，分析了形態(tài)、顏色以及意象仿生三個方面的特點，并基于所提取的金雕形態(tài)特征的造型基因，與校園代步車造型創(chuàng)新設計相結合，結合現(xiàn)代方法進行校園代步車的實例設計。本文只起到拋磚引玉的作用，在未來的研究中，將不斷完善生物仿生基因庫，將更多的造型基因運用到產品設計中去，為產品設計提供更多的設計選擇。
作者:李昆鵬 張寧 單位:西華大學