基于連桿機構的動態文化創意產品設計

楊欣源 齊英杰

關鍵詞：連桿機構;動態;文化創意產品設計

文化創意產品是將文化和創意有機結合并具有高附加值的產品。從中國知網的文獻數量上看，文化創意產品設計研究從2016 年以來持續升溫，已經成為當前設計領域研究的熱點之一。目前，對文化創意產品的研究主要可以分以下三個方向：（1） 從文化視角出發研究文化創意產品設計。該方向主要是研究傳統文化、地域文化、民族文化、單位文化的特色，并將其融入文化創意產品之中。如通過對中國傳統的儺面具文化[1]、荊楚文化[2]、內蒙古的民族文化[3]、故宮文化的研究[4]，提煉出具有代表性的視覺元素，并將其應用于文化創意產品設計中。（2） 從設計方法角度研究文化創意產品設計。這個方向主要集中在符號學和用戶體驗在文化創意產品設計中的應用。如對符號學的語意、語用、語構、語境理論在文化創意產品設計中的應用方法進行研究[5]，對唐納德· 諾曼的情感化設計三層次理論在文化創意產品體驗設計中的應用方法進行研究[6-7]。（3） 從技術角度研究文化創意產品設計。這個方向主要是研究新材料、新工藝在文化創意產品設計中的應用。如從色彩、材質、表面工藝等方面探討CMF 理念在陶瓷文化創意設計中的創新應用與方法[8]。

從文獻來看，關于文化創意產品設計研究主要集中在文化、符號、體驗等三個角度，而從技術視角研究文化創意產品設計的文章很少。另外，從市場角度觀察可以發現，文化創意產品的種類主要集中在旅游紀念品、日常用品、辦公用品等。絕大多數文化創意產品都是基于傳統人文文化、地域文化或民族文化進行設計的，技術含量偏低，以靜態為主，且同質化現象嚴重。能夠表現科學文化、技術文化的動態文化創意產品，除了牛頓擺、混沌擺等少數幾種之外，很難見到其他產品。隨著技術的發展，人們對文化創意產品的新穎性、體驗性要求也會越來越高。文化創意產品所反映的文化內涵應是多元的，不能僅僅聚焦在人文文化方面，科學和技術文化也應該成為文化創意產品設計的研究對象。因此，本文試圖對機械中的連桿機構在文化創意產品中的應用進行深入研究，探索能夠反映科技文化內涵的、動態的文化創意產品設計。

1 連桿機構概述

連桿機構是機械的基礎機構。其結構簡單，容易制造，工作可靠，在機械領域應用廣泛。其中平面鉸鏈四桿機構是最基本的平面四桿機構型式，是由四個剛性構件用轉動副鏈接組成的，各個運動構件均在同一平面內運動的機構，可以分為曲柄搖桿機構，雙曲柄機構和雙搖桿機構，如表1 所示。

曲柄搖桿機構中，曲柄（桿件1）為主動件且等速轉動，而搖桿（桿件3）為從動件作變速往返擺動，連桿（桿件2）作平面復合運動。在雙曲柄機構中，主動曲柄（桿件1 或桿件2）作等速旋轉運動，從動曲柄（桿件2 或桿件1）作變速運動;當桿件1 與桿件2 長度相同、連桿2 與機架AD（桿件4）長度相同時，為常見的平行四邊形機構。在雙搖桿機構中，桿件1 與桿件2 只能作非整周轉動，連桿（桿件2）作平面復合運動。

2 平面四桿機構的動態

動態是指：（事情）變化發展的情況;藝術形象表現出的活動神態;運動變化狀態的或從運動變化狀態考察的[9]。

連桿機構的動態包含兩個方面：（1） 連桿機構的運動特征，如桿件的運動形式（轉動、擺動和移動）、速度和加速度;（2） 連桿機構運動引發人的心理感覺或情緒體驗。

情緒是往往伴隨著生理喚醒和外部表現的主觀體驗。影響人情緒的因素可以分為外部環境誘發事件和人的內部因素。內部因素與情緒的定義取向相關，分別是自主神經系統激活（身體知覺觀取向）、基因編碼的情緒系統激活（進化主義觀取向）和認知評價（認知評價觀取向）。情緒的主觀體驗是高度相關的連續體，是一種模糊狀態。為了對情緒體驗進行較為準確的描述，Russell（1980）提出了描述情緒體驗的環形模型，認為情緒可以分為愉悅度和喚醒度兩個維度進行描述（如圖1）[10]。

連桿的運動特征不同，會引發人的不同情緒體驗。通過訪談法對平面鉸鏈四桿機構的情緒體驗進行探索性調查與分析，得出初步結果，如表2 所示。

將表2 中的平面四桿機構的情緒體驗用圖1 中的情緒環形模型進行分析，可以得出圖2。

3 基于連桿機構的動態文化創意產品設計實踐

3.1 動態擺件機構選型

桌面擺件是文化創意產品種類之一，它可以分為靜態和動態兩種。在市場上，動態擺件種類很少。現在很多人，特別是年輕人，工作緊張，心理壓力大，往往通過注視動態擺件的方式釋放。根據圖2 的結論，本文選取位于第I、Ⅳ象限中的正向平行四邊形機構，以其為基礎進行擺件設計。

鑒于單個正向平行四邊形機構看起來體量比較弱，本文選擇了12 個機構，分成大、小尺寸2 組，每組沿著直線排列，并且大、小尺寸機構在空間上互相交叉，如圖3 所示。

3.2 動態擺件機構的速度設計

為了使擺件的運動方式多樣化，產生更加豐富的動態，對圖3 中的設計方案進行了改進和優化，如圖4 所示。在改進優化后的設計方案中，12 個平行四邊形機構，每個機構都由一個獨立的電機驅動，并且擺件的基座形態和尺寸，看起來也更加牢固、硬朗，機械感更強。

擺件中機構的運動速度（周期），參考了呼吸燈的周期，每分鐘可以往復16—18 次。用戶也可以根據自己的偏好或需求，通過旋鈕對機構的運動速度（周期）進行調節，以產生更加豐富、多樣的運動形態。

4 結論

當今文化創意產品的市場雖然非常繁榮，但同質化現象嚴重，能夠展示科技文化的、動態的文化創意產品種類很少。本文應用機構學、情緒心理學的基本理論和設計研究的方法，對平面四桿機構的動態情緒體驗進行了初步研究得出：當機構的運動速度適度的時候，正、方向平面四桿機構、雙搖桿機構、曲柄搖桿機構的動態會產生較強的愉悅感;當運動速度較高時，正、方向平面四桿機構、雙搖桿機構、曲柄搖桿機構的動態會給人帶來繁忙、急躁或恐懼的感覺;當運動速度較低時，平面四桿機構、雙搖桿機構、曲柄搖桿機構的動態會給人帶來枯燥、無味、冗長的感覺。同時，應用上述初步結論，設計了能夠體現機械運動美感的，能夠給人帶來新穎情緒體驗的動態擺件。