用unity XR interaction Toolkit 制作垃圾分类虚拟仿真项目

项目效果演示：

垃圾分类虚拟仿真项目演示

1.环境配置

选择universal 3D(通用渲染管道)项目（不然导入素材包会丢失材质）。

选择Window->Package Manager,安装其中的XR interaction Toolkit。

选择其中的Samples,导入Starter Assets。

选择Edit->Project Settings->XR Plugin Management进行安装。

如果要用电脑模拟器进行VR控制，需要选择Edit->Project Settings->XR interaction Toolkit，勾选 Use XR Devcie Simulator in scenes。

选择Assets\Samples\XR Interaction Toolkit\2.5.4\Starter Assets路径位置下的DemoScene场景，打开运行，观察是否能进行控制。

2.选择界面场景制作（StartScene）

主要功能：射线交互实现主场景(mainScene)和测试场景（TestScene）两个场景的跳转。

新建场景命名为“StartScene”，将DemoScene场景文件拖入Hierarchy面板，把其中的XR interaction Setup拖入到StartScene场景中，点击运行，进行测试。

导入素材包Classification_Resourse.unitypackage,将Assets\Polytope Studio\Lowpoly_Demos\Environment_Free路径位置的Environment_Free场景文件中拖入Hierarchy面板。

把Environment_Free所有元素拖入到StartScene场景中并删除其中的Player游戏对象，把XR interaction Setup作为某个场景元素的子物体，对XR interaction Setup游戏对象的Transform进行reset重置，然后进行手动的坐标调整，就可以在场景中漫游。同时可以对场景元素进行删减与范围缩小，还可以通过设置下图中colliders的位置，限制主体漫游的范围。

导入素材包Classification_Resourse.unitypackage，新建画布Canvas和图像Image和按钮Button(Legacy)，选择Assets\Resourse\01图片路径下中3D面板背景图片赋值给image组件，效果大致如下图：

接下来，为UI元素添加组件使其可以进行VR射线交互,为画布添加Tracked Device Graphic Raycaster组件，为按钮添加XR Poke Follow Affordance组件。

编写脚本SkipController.cs，用于控制脚本的跳转。

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

using UnityEngine.SceneManagement;

//挂载在选择界面上，用于界面的跳转。

public class SkipController : MonoBehaviour

{

    // Start is called before the first frame update

    //控制返回主界面方法

    public void LoadScene(string sceneName)

    {

        SceneManager.LoadScene(sceneName); // 加载指定名称的场景

    }

}

新建空物体，命名为SkipController，将脚本挂载到该物体上，给两个按钮添加点击事件，如下图所示：

提前创建两个场景主场景(mainScene)和测试场景（TestScene），选择File->Build Settings，将三个场景拖入到Scene In Bulid中进行Build，随后测试是否能实现界面的跳转。

3.主界面场景制作（mainScene）

主要功能：通过VR抓取进行与垃圾的交互，需要将垃圾投入到正确的垃圾桶中，通过碰撞体检测和检测类型是否匹配，从而判断否正确分类，进行记录和反馈，也可以跳转到测试界面。

打开mainScene场景文件，导入素材包LowPolyTropicalEnvironment_LITE.unitypackage,将Assets\LowPolyTropicalEnvironment_LITE\Scenes路径位置的TropicalEnvironmentLite_Demo场景文件中拖入Hierarchy面板。

把TropicalEnvironmentLite_Demo所有元素拖入到StartScene场景中并删除其中的摄像头的游戏对象，再把DemoScene中的XR interaction Setup拖入到场景中，把其作为某个场景元素的子物体，进行坐标的调整，效果如下图，进行测试。

接下来进行垃圾分类场景的搭建，将Assets\Resources\02 模型路径位置下的垃圾桶拖入场景中，调整四个垃圾桶的位置，将Assets\Resources\01 图片路径位置下的干垃圾、有害垃圾、湿垃圾、可回收的图片拖入场景中，作为垃圾桶的子物体，进行位置的调整。

在Project面板右击，选择create->matertial,调整材料的颜色，并把该材质拖入到Scene中的垃圾桶上（调整整体和轮子的颜色）。

最终效果如下图所示：

为垃圾桶添加碰撞体，选择4个垃圾桶，添加Mesh Collider组件，不勾选Convex选项。

同时需要在底部创建一个碰撞体，用于检测是否分类正确。在Hierarchy面板中，选择垃圾桶右击，选择3D Object->Plane，作为其子物体，编写脚本Trash Can.cs：

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

//用枚举类型区分垃圾类型

public enum GarbageType

{

    recyclable,//可回收


    wet,//湿垃圾

    dry,//干垃圾

    hazardous//有害垃圾

}

//挂载在垃圾桶上

public class TrashCan : MonoBehaviour

{

    // Start is called before the first frame update

    void Start()

    {

        

    }

    public GarbageType type; // 垃圾桶类型

    //垃圾桶底部设置碰撞体，用于碰撞检测，返回垃圾桶本身和垃圾的类型给控制器进行逻辑判断。

    private void OnCollisionEnter(Collision collision)

    {

        Garbage garbage = collision.collider.GetComponent<Garbage>();

        if (garbage != null)

        {

            ClassificationManager.Instance.OnGarbageCollision(garbage.type, type);

            Debug.Log("当前垃圾桶的类型为：" + type + "    当前垃圾桶的类型为： " + garbage.type);

            if (type != garbage.type)

            {

                garbage.ResetToStartPosition();

            }

        }


    }

}

然后挂载在该物体上，同时Plane需要进行调整位置、颜色，设置对应的类型。

将Assets\Resources\02 模型路径位置下的“桌子”模型拖入场景中，调整到合适的大小和为止，为其添加Box Collider组件，点击Edit Collider,调整其碰撞体大小，同时添加Rigidbody组件，勾选Is Kinematic选项，使其不会受碰撞影响。

将Assets\Resources\02 模型路径位置下的“大猩猩手办”、“可乐罐”、“药品2”、“蛋糕”、“陶瓷杯”、“电池”的模型拖入场景中，部分模型需要手动拖动material进行填色。

随后选中所有物体，为其添加Box Collider、Rigidbody、XR Grab Interactable组件，在Box Collider组件中点击Edit Collider,单独调整其碰撞体大小，并将物体放置在桌面上。

新建脚本Garbage.cs,并挂载在物体上。

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

//挂载在垃圾类上

public class Garbage : MonoBehaviour

{

    public GarbageType type; // 垃圾类型

    private Vector3 originalPosition; // 原始位置

    private Rigidbody rb;


    private void Start()

    {

        rb = GetComponent<Rigidbody>();

        originalPosition = transform.position;

    }

    //当被错误分类时调用，用于把垃圾重新放回桌子上

    public void ResetToStartPosition()

    {

        transform.position = originalPosition;

        rb.velocity = Vector3.zero;

        rb.angularVelocity = Vector3.zero;

    }

}

在Garbage（Script）组件中设置每个物体的类型Type，类型如下表：

模型	实际垃圾类型	设置的Type
大猩猩手办	可回收	Recycle
可乐罐	可回收	Recycle
药品	有害	Hazardous
蛋糕	湿垃圾	Wet
陶瓷杯	干垃圾	Dry
电池	有害	Hazardous

创建脚本ClassificationManager.cs,用于垃圾分类逻辑处理。

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

using UnityEngine.UI;

using UnityEngine.SceneManagement;

using UnityEngine.Events;

//挂载在主界面（垃圾分类）上的控制器

public class ClassificationManager : MonoBehaviour

{

    public static ClassificationManager Instance; // 单例模式

    public GameObject correctUI;//正确UI

    public GameObject incorrectUI;//错误UI

    public AudioSource audiosource;//播放器

    public AudioClip correctSound;//正确音效

    public AudioClip incorrectSound;//错误音效

    public GameObject CountUI;//用于统计正确分类的个数

    private int Count=0;//个数

    private void Start()

    {

        correctUI.SetActive(false);

        incorrectUI.SetActive(false);

        CountUI.SetActive(true);

        CountUI.GetComponent<Text>().text = "你目前正确分类的物体个数为：" + Count;

    }

    //用于判断垃圾和垃圾桶是否是同一类别的

    public void OnGarbageCollision(GarbageType garbageType, GarbageType trashCanType)

    {

        if (garbageType == trashCanType)

        {

            CorrectDispose();

            Count += 1;

        }

        else

        {

            IncorrectDispose();


        }

        CountUI.GetComponent<Text>().text = "你目前正确分类的物体个数为：" + Count;

        Debug.Log("Your score is: " + Count);

    }

    private void CorrectDispose()

    {

        audiosource.clip = correctSound;

        audiosource.Play();

        incorrectUI.SetActive(false);

        //控制UI先显示，2秒后消失

        correctUI.SetActive(true);

        Invoke("DisappearObject", 2f);

       

    }

    private void IncorrectDispose()

    {

        audiosource.clip = incorrectSound;

        audiosource.Play();

        correctUI.SetActive(false);

     

        incorrectUI.SetActive(true);

        Invoke("DisappearObject", 2f);

        

    }

    //挂载在按钮上，界面跳转

    public void LoadScene(string sceneName)

    {

        SceneManager.LoadScene(sceneName); // 加载指定名称的场景

    }

    private void DisappearObject()

    {

        correctUI.SetActive(false);

        incorrectUI.SetActive(false);

    }

}

在场景中创建一个空物体，命名为ClassificationManager，把创建的脚本挂载上去，为其添加Audio Source组件，对脚本中的Audiosource进行赋值，同时将Assets\Resources\03 音效路径位置下的“正确音效”、“错误”文件拖入到Correct Sound和Incorrect Sound中进行赋值，效果如下图所示：

接下来，需要制作UI界面，需要在场景中新建画布Canvas、用于显示已分类数量的Text(Legacy)和用于跳转界面的按钮Button(Legacy)。同时新建3个Image游戏对象，用于显示背景、正确图像和错误图像，将Assets\Resources\01 图片路径位置下“回顾3”、“正确”、“错误”的图片赋值给Image，修改UI元素名称，便于区分，调整UI元素位置,最终效果如下图所示：

为了使其能进行VR射线交互，给画布添加Tracked Device Graphic Raycaster组件，为按钮添加XR Poke Follow Affordance组件。

接下来继续给ClassificationManager物体进行参数的赋值。

进行测试，是否能进行判断垃圾分类的正误并进行反馈。

4.测试场景制作（TestScene）

主要功能：能通过射线交互，能进行选择题选项的选择和判断题的对错的选择。

首先导入素材，打开TestScene场景文件，将DemoScene场景文件拖入Hierarchy面板，把其中的XR interaction Setup拖入到StartScene场景中，将Assets\Resources\02 模型路径位置下的房屋模型导入到场景中，调整位置，让XR interaction Setup处于房屋之中，效果大致如下图，进行测试。

接下来要进行答题界面的制作，我们可以打开将Assets\Resources\06 考题路径位置下的垃圾分类考题文件，进行题干和选项的内容的设置。

首先新建一个画布Canvas，调整位置，为其添加TrackedDeviceGraphicRaycaster组件。新建Image子物体，设置画布的背景图片。

然后题目中有单选题和判断题，需要进行区分。创建脚本Question.cs，用于区别题型和设置答案：

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

using UnityEngine.UI;

//挂载在具体题目上（判断题、选择题）

public class Question: MonoBehaviour

{

    public Toggle[] options; // 单选题的选项

    public int correctAnswerIndex; // 单选题正确答案的索引

    public Toggle trueFalseToggle; // 判断题的Toggle

    public bool correctAnswer; // 判断题的正确答案

    public bool isChoice; // 判断是选择题还是判断题

}

接下进行题目的UI制作。

选择题的制作（以第一题为例）：

创建一个空物体作为新建画布的子物体，命名为Question1。为其挂载Question脚本,并设置属性如下图所示（4个选项、D选项为正确选项，为选择题），点击Options下方“+”号，设置数量为4，设置Correct Answer Index的值为3,勾选 Is Choice选项。

同时为Question1游戏对象添加Toggle Group组件，用于控制其子对象的Toggle只能被选中一个，用于模拟单选题。同时勾选Allow Switch Off 选项，允许程序运行时，可以没有默认的勾选选项。

在Question1下新建Text(Lecary)和4个Toggle,作为其子物体，调整位置、颜色，并对选项进行取名（1_A,1_B,1_C,1_D），便于与后面的选择题选项区分。同时需要为每一个Toggle游戏对象添加XR Poke Follow Affordance组件。

选项新建完成后，对Question1的Question组件中的Option进行赋值，如下图所示：

这样一道选择题的设置就完成了。

判断题的制作（以第二题为例）：

创建一个Toggle作为画布Panel的子物体，命名为Question2，为其挂载XR Poke Follow Affordance组件，同时挂载Question脚本,并设置属性如下图所示（答案为正确，为判断题）,勾选Correct Answer选项，不勾选Is Choice。

新建一个Text（Legacy）作为Question2游戏对象的子物体，编辑其内容，显示题干，如下图所示：

这样一道判断题就编辑好了，按如下的两种方式将5道题目编辑好后（注意命名要进行区分），我们还需要提交按钮和返回主界面的按钮Button和显示分数的UI。在画布中新建两个按钮Button(Legacy)，分别命名为returnButton、SubmitButton，新建Text（Legacy）,命名为Score，在Hierarchy面板中将returnButton拖到到Score下，作为其子物体。

调整其位置，最后效果如下图所示：

到此为止，我们UI界面制作完毕。

接下来我们需要新建脚本TestController.cs，用于实现判断对错、交互的功能：

using System.Collections;

using System.Collections.Generic;

using UnityEngine;

using UnityEngine.UI;

using UnityEngine.SceneManagement;

//挂载在测试界面的控制器上。

public class TestController : MonoBehaviour

{

    public List<Question> questions; // 包含所有问题的列表

    public int score = 0; // 最终得分

    public GameObject ScoreUI;

    private void Start()

    {

        ScoreUI.SetActive(false);  

    }

    // 用户点击提交按钮时调用的方法

    public void SubmitAnswers()

    {

        score = 0;

        foreach (Question question in questions)

        {      //如果是选择题

            if (question.isChoice)

            {

                // 单选题

                if (question.options[question.correctAnswerIndex].isOn)

                {

                    score++;

                }

            }

            else

            {

                // 判断题

                if (question.trueFalseToggle.isOn== question.correctAnswer)

                {

                    score++;

                }

            }

        }

        ScoreUI.SetActive(true);

        ScoreUI.GetComponent<Text>().text = "你的最终得分是:" + (score*1.0/questions.Count)*100;

        Debug.Log("Your score is: " + score);

        // 可以在这里添加代码显示得分或者转到下一个场景

    }

    //控制返回主界面方法

    public void LoadScene(string sceneName)

    {

        SceneManager.LoadScene(sceneName); // 加载指定名称的场景

    }

}

新建空物体，命名为TestController,挂载上该脚本，对Questions和Score UI属性进行赋值，如下图所示：