摘要：通過(guò)對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)民間玩具魯班鎖的造型、材質(zhì)以及榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，研究了魯班鎖的美學(xué)價(jià)值、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和文化內(nèi)涵，并結(jié)合陰陽(yáng)理論、凹凸契合，探討了魯班鎖對(duì)現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的意義，使其既具有文化性，又具有趣味性，利用結(jié)構(gòu)創(chuàng)新來(lái)提升產(chǎn)品的精神價(jià)值，拓寬了設(shè)計(jì)思路，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)、可拆卸化設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、提供可靠的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)支持，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：魯班鎖 模塊化設(shè)計(jì) 榫卯結(jié)構(gòu) 綠色設(shè)計(jì)

引言

魯班鎖（見(jiàn)圖1）是古老中國(guó)的智慧遺產(chǎn)，相傳是三國(guó)時(shí)期諸葛孔明根據(jù)魯班的發(fā)明，結(jié)合八卦玄學(xué)的原理發(fā)明的一種玩具，在沒(méi)有釘子、繩子、接合劑的情況下，你能將六根木條交叉固定在一起嗎？這對(duì)空間想象能力是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。兩千多年前的魯班就發(fā)明了一種方法，用一種咬合的方式把三組木條垂直相交固定，六根木條分別冠以六藝，中間有缺，缺缺相合，以十字雙交卡榫組成。它看似簡(jiǎn)單，但設(shè)計(jì)難度相當(dāng)高，卡榫僅借木條的不同凹槽放置、拼湊，挖槽的密合度稍有不足都可能影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固度，需將木塊大小不一的卡榫精準(zhǔn)放置才能組合成功，而且只要抽掉一根木條，整個(gè)接合的木塊也即散架了。這種玩具最早見(jiàn)于文字是我國(guó)清代一本魔術(shù)書(shū)《鵝幻匯編》，當(dāng)時(shí)叫“六子聯(lián)方”。

文章主要從魯班鎖的榫卯結(jié)構(gòu)、魯班鎖的審美價(jià)值以及魯班鎖模塊之間的相互契合等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究，探討魯班鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其對(duì)現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的功能價(jià)值。

一、魯班鎖的結(jié)構(gòu)

（一）魯班鎖與榫卯結(jié)構(gòu)

魯班鎖的結(jié)構(gòu)和中國(guó)木工的榫卯結(jié)構(gòu)十分相似。中國(guó)的榫卯結(jié)構(gòu)來(lái)自于古代建筑，傳統(tǒng)的古代建筑主要是木構(gòu)架結(jié)構(gòu)，不使用金屬釘子，而以榫卯斗拱設(shè)計(jì)。榫卯結(jié)構(gòu)是兩物體相互銜接比較直觀而原始的方式，二者靠的是木構(gòu)件的摩擦力鏈接，因此尺寸必須非常合適，可丁可卯。如果用中國(guó)古代哲學(xué)來(lái)看榫是突起物，可以理解為陽(yáng)；卯口是凹的形狀，貫通了就是卯眼，可以理解為陰。兩者相合是一種陰陽(yáng)相合。古人也許正是受了動(dòng)物骨骼和關(guān)節(jié)中的突起與凹陷的啟發(fā)，結(jié)合陰陽(yáng)理念發(fā)明了榫卯結(jié)構(gòu)。

（二）榫卯結(jié)構(gòu)在建筑和家具上的應(yīng)用

魯班鎖的榫卯結(jié)構(gòu)在建筑和家具上被廣泛應(yīng)用。榫卯結(jié)構(gòu)是一種很普遍使用的木鑿技術(shù)，在距今約7000年前的浙江余姚河姆渡文化遺址，就發(fā)掘出了大量的結(jié)合完好的多種式樣的榫卯結(jié)構(gòu)遺物，可以說(shuō)是我國(guó)木構(gòu)技術(shù)史上一件偉大的發(fā)明。建筑上側(cè)重結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以兼顧結(jié)合在同一點(diǎn)上不同方向的受力，合攏時(shí)或?yàn)橐粋€(gè)高強(qiáng)度的完美的整體。

家具中的榫卯結(jié)構(gòu)則成就了中國(guó)含蓄內(nèi)斂的審美觀，傳統(tǒng)紅木家具各連接部位，一律以榫卯相接，憑借榫卯就可以造到上下左右、粗細(xì)斜直，聯(lián)結(jié)合理，面面俱到，工藝精確，扣合嚴(yán)密，常使人歡喜贊嘆，有天衣無(wú)縫之妙。

二、魯班鎖的審美價(jià)值

（一）魯班鎖的結(jié)構(gòu)美

魯班鎖的造型不復(fù)雜，卻帶有極強(qiáng)的識(shí)別性，特定比例的木方，中規(guī)中矩的開(kāi)槽，給人以有序、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)囊曈X(jué)感官。木方之間有一定的相似性，又有明顯的獨(dú)特性。粗看每根都是差不多的方條，斑斑駁駁的開(kāi)槽錯(cuò)落有致，細(xì)看每一根的開(kāi)槽卻有自己的變化。而在拼裝時(shí)，木方每每相扣緊的同時(shí)，又為后面的構(gòu)件插入留有空間，直至最后一塊“鎖眼”的安放，整個(gè)魯班鎖就結(jié)實(shí)的抱在一起，互相制約，互相扶持。魯班鎖的結(jié)構(gòu)有十字交叉、十字網(wǎng)格交叉、多軸網(wǎng)格交叉等類(lèi)型，前兩種木條與木條之間只有平行、垂直兩種空間關(guān)系，后者由于榫卯結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以造型也比較靈活多樣。

（二）魯班鎖的造型美

魯班鎖通常是由六根木棍組成，它們穿插在一起形成一個(gè)對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)體。

“對(duì)稱(chēng)”是指軸線兩側(cè)圖形比例、尺寸、高低、寬窄、體量、色彩、結(jié)構(gòu)完全呈鏡射。在中國(guó)傳統(tǒng)建筑中，對(duì)稱(chēng)的造型非常多，如北京的故宮、四合院等，建筑都是沿一條中軸線延伸展開(kāi)的對(duì)稱(chēng)形式。對(duì)稱(chēng)的形態(tài)在視覺(jué)上有自然、安定、典雅、莊重、完美的樸素美感，符合人們的視覺(jué)習(xí)慣。

（三）魯班鎖的材質(zhì)美

作為一種天然材料，木材是裝飾材料中最有人情味的一種。也許是因其由生命孕育而成，人們都愿親近它、撫摸它，它給人以自然、溫暖之感。木材具有天然生長(zhǎng)而成的美麗的紋理色澤，尤其是鋸切或刨開(kāi)以后，這種紋理會(huì)帶著光澤而顯現(xiàn)出來(lái)，而這正是木材美妙的藝術(shù)特質(zhì)。

三、魯班鎖與智力玩具開(kāi)發(fā)

魯班鎖實(shí)際是一種涉及立體幾何知識(shí)的玩具。通過(guò)幾何分割，可以組成多種鎖定方式，6根木條組成的樣式多達(dá)119963種。古典數(shù)學(xué)玩具展見(jiàn)證了中國(guó)古代的悠遠(yuǎn)文明，也為現(xiàn)代人傳遞了知識(shí)與樂(lè)趣。其實(shí)數(shù)學(xué)就在我們身邊，數(shù)學(xué)就蘊(yùn)藏在游戲之中。通過(guò)魯班鎖，能讓我們領(lǐng)略到科學(xué)的奧秘與趣味，也能夠?qū)W到一些科學(xué)的知識(shí)與方法。中國(guó)古典玩具博大精深，因流傳中外、喜者眾多而博大，因文明高雅、造型優(yōu)美、數(shù)學(xué)底蘊(yùn)深厚而精深。它把促進(jìn)人們身心健康發(fā)展、啟迪智慧的功能貫穿于“寓教于玩”、“寓教于樂(lè)”之中，使中華文化以?shī)蕵?lè)方式，滲透和傳播到人們的日常生活中，傳播到世界各地。

四、魯班鎖的功能價(jià)值

（一）趣味性?xún)r(jià)值

魯班鎖的凹凸配合實(shí)際就是木塊之間的契合，契合就是通過(guò)機(jī)智而趣味的組合過(guò)程，把美好的使用心情從開(kāi)始延續(xù)到結(jié)束。給設(shè)計(jì)師提供了充裕的創(chuàng)作空間，激起了創(chuàng)作的欲望；將創(chuàng)意延續(xù)到使用的階段，使形態(tài)與使用者和諧互動(dòng)，在感受契合形態(tài)美感的同時(shí)，體會(huì)設(shè)計(jì)師深層次的設(shè)計(jì)內(nèi)涵。

如圖2，兒童學(xué)習(xí)用品組合，此款設(shè)計(jì)是將兒童用的剪刀、尺、膠帶紙等工具設(shè)計(jì)成可愛(ài)的小動(dòng)物形象，并且形體之間有一定的契合關(guān)系。即形態(tài)可愛(ài)又使孩子在使用時(shí)和使用后都能產(chǎn)生興趣?？膳囵B(yǎng)寶寶的邏輯思維；培養(yǎng)寶寶的耐心、專(zhuān)注力；繽紛色彩能促進(jìn)眼球發(fā)展。

（二）魯班鎖結(jié)構(gòu)與綠色設(shè)計(jì)

眾所周知，科技為人類(lèi)創(chuàng)造了現(xiàn)代的生活方式和生活環(huán)境，但同時(shí)也加速了資源、能源的消耗，并對(duì)地球的生態(tài)平衡造成了巨大的破壞。能否通過(guò)設(shè)計(jì)把資源濫用的舊觀念引向資源保護(hù)的新觀念，并盡量減少物質(zhì)和能源的消耗，魯班鎖的結(jié)構(gòu)形態(tài)便是通過(guò)“共用”節(jié)省了材料和空間，有效地減少了資源投入，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保的要求。

1 模塊化設(shè)計(jì)

典型魯班鎖是由6根形態(tài)差不多的木塊組合而成，通過(guò)木塊之間的凹凸缺口配合組成一個(gè)相互咬合的整體，而模塊化設(shè)計(jì)是基于模塊的思想，將一般產(chǎn)品設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)成模塊化產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)方法。

模塊化設(shè)計(jì)具有很高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，如提高設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率，縮短供貨周期；便于產(chǎn)品更新?lián)Q代利于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)；提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性；良好的可維修性；便于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化等。

2 基于分塊思想的“分割重構(gòu)”的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

經(jīng)典的魯班鎖是由6個(gè)木條裝配起來(lái)的，這里把這些木條定義為“塊”，一個(gè)塊的三維尺寸一般為2*2*n，n即為塊長(zhǎng)，n可以為6、8、10、12或更長(zhǎng)，當(dāng)然也可以是否7、9甚至不規(guī)則長(zhǎng)度，但至少為6。其實(shí)對(duì)經(jīng)典魯班鎖，塊長(zhǎng)對(duì)裝配和拆解的結(jié)果無(wú)實(shí)質(zhì)影響。

在圖3中，以塊長(zhǎng)6為例，一個(gè)塊可看作寬高長(zhǎng)為2*2*6的方形木棒，并可按此尺寸把整個(gè)塊劃分成24個(gè)小立方塊，但只是圖中有編號(hào)的12個(gè)小立方區(qū)域可以被加工成形，剩下的12個(gè)未編號(hào)的區(qū)域?qū)⒊蔀榻M裝好的魯班鎖的外部可見(jiàn)區(qū)域。這編號(hào)的12個(gè)區(qū)域被定義為“小塊”，小塊的邊長(zhǎng)設(shè)為1個(gè)單位。上層為8個(gè)，下層為4個(gè)。這些“小立方”區(qū)域的木塊可以保留，也可以被加工去除，通過(guò)不同的組合，塊的形狀可以千變?nèi)f化。

在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中使用“先分割后重構(gòu)”的方法，基于“自頂向下”的思路，首先設(shè)計(jì)出整體形態(tài)，然后根據(jù)不同的功能需要對(duì)整體進(jìn)行分割，由此產(chǎn)生“共線共形”的單體契合形態(tài)。同時(shí)，在產(chǎn)品與環(huán)境之間，基于合理利用材料、節(jié)約空間和方便儲(chǔ)運(yùn)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

結(jié)束語(yǔ)

魯班鎖的結(jié)構(gòu)及其功能價(jià)值，能夠?yàn)楝F(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)作注入新的活力與生命，這對(duì)在自然環(huán)境日益惡化、社會(huì)環(huán)境過(guò)于功利化影響下的現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)和借鑒意義。魯班鎖作為一種文化符號(hào)，所體現(xiàn)的設(shè)計(jì)思想豐富、影響深遠(yuǎn)，其和諧設(shè)計(jì)思想可以使現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)既具有文化性，又具有趣味性，利用結(jié)構(gòu)創(chuàng)新來(lái)提升產(chǎn)品的精神價(jià)值，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。