Unity中的车辆控制_unity wheelcollider 汽车滑移率

        WheelCollider（车轮碰撞器）是一种特殊的地面车辆碰撞器，它具有内置的碰撞检测、车轮物理引擎和一个基于滑移的轮胎摩擦模型。WheelCollider是专门为有轮子的车辆所做的设计。此处把坦克作为车辆来实现坦克的车辆碰撞和车辆运动。

车轮碰撞器

      在添加轮子时，给车辆（此处是坦克整体tank）添加碰撞器Rigidbody，且坦克较重，需要在Rigidbody中调整坦克的质量（Mass属性，这里调整为300），如下图：

       在坦克模型下建立名为PhysicalBody的空物体，用于存放坦克的碰撞器组件。再在PhysicalBody里添加wheelL1、wheelL2、wheelR1、wheelR2这4个空物体代表坦克的四个轮子。在PhysicalBody里添加2个名为collider的空物体，用于给坦克添加碰撞器（坦克车身有上下两部分，故添加2个collider），此时坦克层次模型如下图：

       给2个collider添加BoxCollider组件（Component --> Physics --> Box Collider），然后点击collider的属性面板的Edit Collider调整位置和大小。再给4个轮子分别添加WheelCollider（Component --> Physics --> WheelCollider），调整位置和大小，注意轮子的位置、大小、角度的细微差别会影响物理性能，所以要根据Transform的数值进行调整。L1表示左前轮，L2表示左后轮，R1表示右前轮，R2表示右后轮。最后调整结果见下图：

WheelCollider的属性

       WheelCollider是用Unity3D制作汽车类型游戏的关键所在，它不仅可以模拟轮子的碰撞过程，还模拟了汽车的悬挂系统、引擎系统、轮胎摩擦等汽车的关键物理特性。WheelCollider的属性及说明见下表：

       车轮是由motorTorque、brakeTorque和steerAngle属性控制的，它们的含义见下表：

       一般来说，重心、悬挂系统和轮胎（摩擦力属性）对汽车的性能有着很大的影响。

1. 重心：由于车辆的重心通常不是车的中心位置，若要得到更真实的效果，可以通过代码设置Rigidbody.centerOfMass来调整重心位置。
2. 悬挂系统：车的悬挂系统可以增强轮胎和路面的摩擦。下面是与悬挂系统有关的参数及说明：

3. 轮胎摩擦力：Forward Friction是前后方向的摩擦力属性，影响motorTorque和brakeTorque的效果。Sideways Friction是左右方向的摩擦力属性，影响steerAngle的效果。下面是与摩擦力相关的参数及说明：

控制车辆

       汽车的前轮和后轮分别悬挂在两条轴上，每条轴上两个轮子的步调是一致的。新建名为AxleInfo的Script脚本，添加代表车轴信息的AxleInfo类，（此处的炮管可参见前面的博客）代码如下：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
[System.Serializable] //代表串行化，添加该标记的目的在于，使类成员可以在属性面板中显示
public class AxleInfo 
{
    public WheelCollider leftWheel;
    public WheelCollider rightWheel;
    public bool motor;
    public bool steering;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

      编写名为tank的Script脚本拖到坦克上，代码如下：

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class Tank : MonoBehaviour
{
  //炮塔
  public Transform turret;
  //炮塔旋转速度
  private float turretRotSpeed = 0.5f;

  //炮管
  public Transform gun;
  //炮管的旋转范围
  private float maxRoll = 10f;
  private float minRoll = -4f;
  //炮塔炮管目标角度
  private float turretRotTarget = 0;
  private float turretRollTarget = 0;

  //轮轴
  public List<AxleInfo> axleInfos;
  //马力和最大马力
  private float motor = 0;
  public float maxMotorTorque;
  //制动和最大制动
  private float brakeTorque = 0;
  public float maxBrakeTorque = 100;
  //转向角和最大转向角
  private float steering = 0;
  public float maxSteeringAngle;

  //开始时执行
  void Start()
  {
      //获取炮塔
      turret = transform.Find("turret");
      //获取炮塔
      gun = turret.Find("gun");
  }

  //每帧执行一次
  void Update()
  {
     
      //玩家控制操作
      PlayerCtrl();
      //遍历车轴
      foreach(AxleInfo axleInfo in axleInfos)
      {
          //转向
          if (axleInfo.steering)
          {
              axleInfo.leftWheel.steerAngle = steering;
              axleInfo.rightWheel.steerAngle = steering;
          }
          //马力
          if (axleInfo.motor)
          {
              axleInfo.leftWheel.motorTorque = motor;
              axleInfo.rightWheel.motorTorque = motor;
          }
          //制动
          if (true)
          {
              axleInfo.leftWheel.brakeTorque = brakeTorque;
              axleInfo.rightWheel.brakeTorque = brakeTorque;
          }
      }
      //炮塔炮管旋转
      TurretRotation();
      TurretRoll();
  }

  //炮塔旋转
  public void TurretRotation()
  {
      if (Camera.main == null)
          return;
      if (turret == null)
          return;
      //归一化角度
      float angle = turret.eulerAngles.y - turretRotTarget;
      if (angle < 0)
          angle += 360;
      if (angle > turretRotSpeed && angle < 180)
          turret.Rotate(0f, -turretRotSpeed, 0f);
      else if (angle > 180 && angle < 360 - turretRotSpeed)
          turret.Rotate(0f, turretRotSpeed, 0f);
  }

  //旋转炮管
  public void TurretRoll()
  {
      if (Camera.main == null)
          return;
      if (turret == null)
          return;
      //获取角度
      Vector3 worldEuler = gun.eulerAngles;
      Vector3 localEuler = gun.localEulerAngles;
      //世界坐标系角度计算
      worldEuler.x = turretRollTarget;
      gun.eulerAngles = worldEuler;
      //本地坐标系角度限制
      Vector3 euler = gun.localEulerAngles;
      if (euler.x > 180)
          euler.x -= 360;
      if (euler.x > maxRoll)
          euler.x = maxRoll;
      if (euler.x < minRoll)
          euler.x = minRoll;
      gun.localEulerAngles = new Vector3(euler.x, localEuler.y, localEuler.z);
  }

  //玩家控制
  public void PlayerCtrl()
  {
      //马力和转向角
      motor = maxMotorTorque * Input.GetAxis("Vertical");
      steering = maxSteeringAngle * Input.GetAxis("Horizontal");
      //炮管炮塔角度
      turretRotTarget = Camera.main.transform.eulerAngles.y;
      turretRollTarget = Camera.main.transform.eulerAngles.x;
  }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125

     最后设置tank模型的AxleInfos的size设置为2（前后两条车轴），并将4个WheelCollider拖入其中，设置为后驱，如下图：

     选择坦克的4个WheelCollider，调整参数，可以得到更好的体验，见下图：

刹车

     玩家按下后退键时，是刹车还是后退。可以使用车轮碰撞器的rpm（转速）属性判断。如果转速大于某个值（这里取5），可以视为坦克前进，小于某个值（这里取-5）为后退，转速为0则表示静止，而不单单根据后退键来看。修改PlayerCtrl，代码如下：

 public void PlayerCtrl()
    {
        //马力和转向角
        motor = maxMotorTorque * Input.GetAxis("Vertical");
        steering = maxSteeringAngle * Input.GetAxis("Horizontal");
        //制动
        brakeTorque = 0;
        foreach(AxleInfo axlenInfo in axleInfos)
        {
            //前进时，按下“下”键
            if (axlenInfo.leftWheel.rpm > 5 && motor < 0)
                brakeTorque = maxBrakeTorque;
            //后退时，按下“上”键
            else if(axlenInfo.leftWheel.rpm <-5 && motor > 0)
                brakeTorque = maxBrakeTorque;
            continue;
        }
        //炮管炮塔角度
        turretRotTarget = Camera.main.transform.eulerAngles.y;
        turretRollTarget = Camera.main.transform.eulerAngles.x;
    }
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

     运行游戏，可以体验到刹车效果。