当机能风与中国美学相遇

2023年春季学期结束，在清华大学美术学院，上演了一场机能风与中国美学的浪漫相遇。这是清华美院工业设计系2021级本科两个班的学生，在完成“设计工程基础——机能原理”与“设计思维”两门课程学习后的课程作品展览。他们以中国传统文化中的寓言、神话、诗歌、历史故事等为创作蓝本，以设计思维为指导，通过软硬件结合的研究方式深度学习了机能知识，并以机能传动等方式完成了诸多优秀的课程实践作品。

授课老师陈洛奇说，在课上，老师们会引导学生在学习基本的机械设计思维后，将动态化的设计理念运用于作品中。动态化的设计作品往往具有独特的生命性和叙事性，可以让作品与观众产生着某种潜在的对话。在设计过程中，设计主题与内涵需要通过一系列的可视化传动装置进行转译，而这种转译要让作品所表达的内容层层深入地传递给观众。

1《丽人行》

小组成员：王思绮、张瑞珈、徐铭艺、胡永好、田靖风、周琛为

作品分为视觉装置与交互音乐装置两个部分，以新中式的风格，通过机械与科技手段对传统文化进行新的解读。作品以《丽人行》相应的歌舞作品韵味结合宋式建筑为灵感来源，以传统造型元素——盆景为设计载体，彰显中式美学。视觉装置部分选择亚克力材料，通过在材料上人工着色，借用亚克力的质感营造出山水层叠的空间感和清新的整体风格。

奏乐装置以《双面燕询》为蓝本，用乐高为机械传动结构的基本元件，配合多种感应与交互技术实现音乐的演奏和可视化效果。在乐高搭建的机械传动过程中，履带上端的鞘点通过履带实现向前运动，运动中依次触击电容连接端口，利用电容触控的原理，接触导体形成闭合电路，按照乐曲的节奏通过Arduino电路板将信号传输至电脑，从而演奏出完整的乐曲。同时，运用Touch Designer，让其与多种输入数据（声音、感应器、手势识别等）产生互动和变化。

2《乐影翩跹》

——基于《春江花月夜》的音乐传动装置

小组成员：杨芊羽、黄家钰、宋诗颖、李俏儒、张起

8层形似月琴的亚克力板对应中国传统“八音”，通过光导纤维和机械装置把珠子连接到电机上，开启电机，珠子便跳动起来，营造出不同的节奏和韵律。利用计算机控制系统将灯光、音乐的旋律和节奏进行匹配和控制，使得珠子的跳动与灯光的变化紧密配合，产生出精彩纷呈的视听效果。作品下方以黑色绸缎相衬，辅以纸袋八音盒副调作为点缀，创造出声光电中的春江花月夜氛围意象。

所谓“乐影翩跹”，一则“乐”与“月”同音，既描述了本装置基于乐曲制作的特点，又营造了月夜氛围意象；二则“影”代表珠子下方的黑色反光绸缎和装置最前方的水拓画水面，倒映出光影；三则百余串珠子的“翩跹”跃动，形成或似山峦起伏，或似江面涌动的场景。作品通过科技与艺术融合，将曲调优美动听的《春江花月夜》可视化，在传统文化框架中呈现数字艺术的魅力。

3《山海境》

小组成员：刘廷亦、任伯坤、高承焕、范立扬、胡嫙娗、狄泓臻

以《山海经》为主题，选取毕方、青丘狐、帝江、玄武等代表性神兽作为主角，以青丘山为故事场景，通过乐高机械传动装置、交互设计描摹神兽的运动，进而抽象《山海经》所描绘的志怪奇观。

帝江：采用链条传动的方式，将帝江的模型固定在链条侧面，由齿轮带动实现从山上跑到山下水池边的行动路线。

玄龟尾巴和云共用一个动力输出端，装置采用大量万向节和轴连接，将电机和装置分离开，减小整个传动部分的体积。此外，还通过两组减速齿轮为电机降速并增加扭矩，使其可以带动各个构成部分。玄龟尾巴采用切比雪夫联动方式，呈现上下摆动的姿态。两朵云分别使用曲柄连杆机构和凸轮，一个呈现大幅左右摆动，另一个则上下起伏。

九尾和玄龟的头部：皆采用齿轮和齿条的传动方式，将齿轮旋转的角度转化成齿条的位移距离，同时使用可控方向的开关控制齿轮正反转，完成齿条的伸缩。

4《叹风云》

小组成员：戚馨元、张一宁、熊丽琦、李玥萱、邓菲

作品以中国传统文化故事和审美为基础，以乐高标准化零件和机能原理为材料和技术手段，表现《三国演义》中魏蜀“襄樊之战”。通过各种复杂的攻城器械设计、大体量的战场空间和声光电运用，呈现中国古代英雄形象和忠义精神。

整体场景按照中国象棋的阵列进行排布，器械按照各自体量和功能的差异对应棋子“将、士、相、马、炮、车、兵”的位置。以“棋局”的意象，增添历史的宏大感，棋局的周边放置了上百个士兵人模型，暗示个人在天下大势之中的无力与渺小感。

在叙事方式和舞台布景上，借鉴京剧与皮影戏的语言。序幕部分是一盏大体量的“走马灯”，关羽带领大军的场景被清晰地映照出来。舞台正后方的灯光会映亮“群山”后半透明幕布上的关羽形象，成为一个回首怅望的巨大剪影，以体现这段故事的结局。

攻城器械的主体采用乐高搭建，利用齿轮、蜗杆、履带等多种零件和EV3编程软件，制作包括“投石机”“弹射机”“传送带”“摇旗器”“云梯”等攻城装置，连接电机后，它们可以自主运动以实现各自功能。

5《欲壑难平》

小组成员：王静文、赵品未、柴木兰、曾钥潼、蒋欣洋、宋菁菁、李博洋

故事灵感来自于民间故事《神笔马良》，以生物3D打印为技术蓝本展开，探讨智能机械与人类的关系。故事截取小女孩一生的5个节点，反思社会的发展变化。

舞台采用剧场化设计，整个剧情犹如在一个巨大的黑匣子中行走，黑色奠定整个故事的基调。4个房间象征着4个故事，各自服务其故事内容而布置。整个舞台展示的是故事发生的环境，主要舞台是中心的圆台，通过圆台的升降与旋转完成故事的推进。

6《荆轲刺秦王》

小组成员：王奕萱、唐心一、苏禹安、相亭羽、董欣然

通过现代的小球传动装置，以简练的设计语言来重现荆轲刺秦王这一悲壮的历史故事。

故事划分为5个版块，每个版块都由一个整体的场景作为故事发生的载体。各个场景由上而下错位摆列，整体为阶梯式独立单元，移步换景，营造镜头流动感和视线引导。

在整体装置中，以不同颜色的小球来代表各方身份，例如秦国尚黑，以黑色小球来表示秦王。通过小球在装置中的运动来还原各个经典场景和剧情。

7《破茧》

小组成员：曾音帅

作品以“梁祝化蝶”这一经典故事为主线，蝴蝶穿梭在霓虹灯闪烁交织着的、机械与金属搭建出的超现实场景中，将梁祝的故事和作者的思考娓娓道来。

作品的整体形态提炼化用古琴的造型，用琴身与乐声共同呈现故事的内容。在古琴上从左往右、以故事的事件发展顺序分出了4个部分：

琴头是透明亚克力，可以隐约看到被“封印”在里面的蝴蝶，象征封建礼教、高宅大院对人们内心的思想与自由的束缚。在这一囚牢的包围中，女扮男装的祝英台有了短暂的“出逃”机会——蝴蝶飞出了宅院。

琴身则分别展示梁祝初相识与文库夜读、互相陪伴的场景。场景除了金属搭建的山脉、窗棂等环境元素外，还有机械传动的花朵随着音乐高低起伏、簇拥着蝴蝶在其中流连。

琴尾以墓碑与坟墓的造型，传达梁山伯不治身亡、祝英台殉情而去的悲惨结局。

作品结构上融合了机械原理与声光电效果：

灯光交互部分，利用部分编程实现梁祝音乐响起、灯环伴随着音乐闪动。

蝴蝶交互部分，将蝴蝶扑翼机械结构与底座小车车轮融合，同时安装手势传感器与直流马达，当观者手拂过小车，蝴蝶便会扇动翅膀、朝相应的方向飞舞而去。

机械花传动部分，用马达带动联轴上的偏心轮转动，通过上下的顶落、带动花朵部分的传动开合。

责任编辑：朴添勤