【Unity每日一记】WheelColider组件汽车游戏的关键

news2024/12/23 5:02:27

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⭐WheelColiderz组件汽车游戏的关键⭐

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文章目录

    • ⭐🅰️推荐文章⭐
    • ⭐WheelColiderz组件汽车游戏的关键⭐
    • 🎶（==A==） 关键API知识
    • 🎶（==B==） 参数一览
    • 🎶（==C==） 扭矩力
    • 🎶（==D==） 阿克曼转向
    • 🎶（==E==） 汽车下压力
    • 🎶（==F==） 汽车质心
    • 🎶（==G==） 发动机相关
    • 🎶（==H==） 自动挡位变速箱
    • ⭐🅰️系统路线学习点击跳转⭐
  • 四最终代码
    • CarMoveContorl
    • CameraFllow
    • InputMana

🎶（A） 关键API知识

API解释
motorTorque扭矩力：
brakeTorque制动扭矩:刹车
Radius碰撞器车轮半径
Wheel Damping rate车轮阻尼率
GetWorldPose(out wheelPosition, out wheelRotation);获取碰撞器当前的空间位置和空间角度。
steerAngle车轮碰撞器的转向。
GetGroundHit车轮的地面碰撞数据。
rpm当前轮轴转速（以每分钟转数为单位）。
isGrounded车轮是否在空中（只读）
WheelHit参数说明
colliderT另一个碰撞机的轮子正在撞击。
force施加在接触上的力的大小。
forwardDir滚轮指向的方向。.
forwardSlip轮胎在滚动方向上打滑。加速滑移为负，制动滑为正
normal接触点的正常。.
pointT车轮与地面之间的接触点。
sidewaysDir车轮的侧向方向。l.
sidewaysSlip侧身滑 轮胎向侧向打滑。.
rpm当前轮轴转速（以每分钟转数为单位）。（只读）.

🎶（B） 参数一览

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🎶（C） 扭矩力

知识百科：什么是扭矩力？
扭矩是指发动机运转时从曲轴端输出的平均力矩，俗称为发动机的“转劲”，是 发动机性能 的一个重要参数，扭矩越大，发动机输出的“劲”越大，曲轴转速的变化也越快，汽车的爬坡能力、起步速度和加速性也越好。

🎶（D） 阿克曼转向

引用：阿克曼转向是一种现代汽车的转向方式，也是移动机器人的一种运动模式，在汽车转弯的时候，内外轮转过的角度不一样，内侧轮胎转弯半径小于外侧轮胎

  • 后轮距尺寸设置为1.5f ，轴距设置为2.55f ，radius 默认为6，radius 越大旋转的角度看起来越小
 if (horizontal > 0 ) {
//后轮距尺寸设置为1.5f ，轴距设置为2.55f ，radius 默认为6，radius 越大旋转的角度看起来越小
            wheels[0].steerAngle = Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan(2.55f / (radius + (1.5f / 2))) * horizontal;
            wheels[1].steerAngle = Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan(2.55f / (radius - (1.5f / 2))) * horizontal;
        } else if (horizontal < 0 ) {                                                          
            wheels[0].steerAngle = Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan(2.55f / (radius - (1.5f / 2))) * horizontal;
            wheels[1].steerAngle = Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan(2.55f / (radius + (1.5f / 2))) * horizontal;

        } else {
            wheels[0].steerAngle =0;
            wheels[1].steerAngle =0;
        }

🎶（E） 汽车下压力

知识百科: 什么是下压力
下压力是车在行进中空气在车体上下流速不一产生的,使空气的总压力指向地面从而增加车的抓地力.

速度越大，下压力越大，抓地更强，越不易翻车
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  • 关键代码
  //-------------下压力添加-----------------

        //速度越大，下压力越大，抓地更强
        rigidbody.AddForce(-transform.up * downForceValue * rigidbody.velocity .magnitude );

🎶（F） 汽车质心

知识百科：什么是质心?——质量中心
汽车制造商在设计汽车时会考虑质心的位置和重心高度，以尽可能减小质心侧偏角。 一些高性能汽车甚至会采用主动悬挂系统来控制车身侧倾，从而减小质心侧偏角，提高车辆的稳定性和操控性。

🎶（G） 发动机相关

发动机功率=扭矩转速n

知识百科:说到汽车发动机，要了解几个参数。排量，功率，扭矩，转速。那么这里和参数之间的关系如何，
排量，就是发动机气缸排出气体的多少。因此说到排量，不管四缸，三缸，二缸，一缸，只要大小一样，排量就相同。
功率，单位时间内做功的多少。那么排量越大，单位时间做功就会越多，因此，排量越大，功率也会越大。
扭矩，它的单位是N·M，所以它是力运动单位距离的结果。它反应的是加速度。扭矩越大，加速能力就越强。
转速，它是单位时间内齿轮转动的圈数。齿轮转的越快，传输给轮胎的转速就越高，车子就跑的越快。
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//汽车引擎发动机相关
    public void CarEnginePower()
    {
        WheelRPM();//将轮轴的转速获取

        // 扭矩力（发动机功率） =  功率=扭矩*转速*n

        motorflaot = -enginePowerCurve.Evaluate(engineRPM) * gears[gerrsNurrentNum];
        float velocity = 0.0f;

        //发动机的转速 与 车轮转速 和 挡位比率 成比例

        engineRPM = Mathf.SmoothDamp(engineRPM, 1000 + Mathf.Abs (wheelsRPM) * 3.6f * (gears[gerrsNurrentNum]), ref velocity, smoothTime);
        print(engineRPM);

        VerticalContorl();    //驱动管理

        shifterGearsChange(); //换挡管理
    }

    //获得车轮的转速
    public void WheelRPM()
    {
        float sum = 0;
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            sum += wheels[i].rpm;
        }
        //四个车轮轮轴的平均转速
        wheelsRPM = sum / 4;
    }

    //换挡管理
    public void shifterGearsChange()
    {
        if(InputManager.InputManagerment .addGears ) //如果按下E键,加挡
        {
            if(gerrsNurrentNum < gears.Length - 1  )

            gerrsNurrentNum++;
        }
        if(InputManager.InputManagerment.lowGears ) //如果按下Q键，减档
        {
            if (gerrsNurrentNum > 0)

                gerrsNurrentNum--;
        }

    }

🎶（H） 自动挡位变速箱

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不仅仅是发动机牵引着汽车去运动。是发动机跟轮胎一起控制汽车去前进,我们前面没有添加发动机,就是靠轮胎的扭矩力去控制汽车的前进

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怎么来理解自动档位变速箱呢？当发动机。每个档位的发动机。它超过八千转的时候就要换挡了。所以当我们现在设置发动机的最大转是八千，最小转是五千，超过八千转我们就自动加档。小于了五千转，我们就自动减档。——这个最大转和最小转是模拟跑车的。

当然，判断换挡的依据不仅仅是靠超过最大的这个发动机的最大转，连同每个档位设置的那个限速作为一起判断依据。如下图所示，每个档位的限速如果超过了这个限速，并且超过了最大转速，我们就换挡。

在这里插入图片描述


  //换挡管理
  //换挡管理
    public void shifterGearsChange()
    {
        switch (nowGearsType)
        {
            //档位类型是手动档的时候
            case EChooseGreas.handMovement:

                if (InputManager.InputManagerment.addGears) //如果按下E键,加挡
                {
                    if (gerrsNurrentNum < gears.Length - 1)

                        gerrsNurrentNum++;
                }
                if (InputManager.InputManagerment.lowGears) //如果按下Q键，减档
                {
                    if (gerrsNurrentNum > 0)

                        gerrsNurrentNum--;
                }
                break;

            //档位类型是自动档的时候handMovement
            case EChooseGreas.aotomutic:

                //如果车子不在地面不会自动换档

                if (!IsGrounp()) return;

                //当发动机转速大于最高转速 并且 速度也超过了相应挡位的限速 ，数组不越界 并且不是倒车 就加档

                if (engineRPM > maxRPM && Km_H >= gearSpeed[gerrsNurrentNum] && gerrsNurrentNum < gears.Length - 1 && !BackCar())
                    gerrsNurrentNum++;

                //当发动机小于最小转时 减档 （此时未加判断是因为就是要 更好的减速）

                if (engineRPM < minRPM && gerrsNurrentNum > 0)
                    gerrsNurrentNum--;
                break;

            default:
                break;
        }

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四最终代码

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CarMoveContorl

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
//-------------------------------------
//—————————————————————————————————————
//___________项目:       ______________
//___________功能：  车轮的运动
//___________创建者：_______秩沅________
//_____________________________________
//-------------------------------------

//驱动模式的选择
public enum EDriveType
{
    frontDrive,   //前轮驱动
    backDrive,    //后轮驱动
    allDrive      //四驱
}


public class CarMoveControl : MonoBehaviour
{
    //-------------------------------------------
    //四个轮子的碰撞器
    public WheelCollider[] wheels ;

    //网格的获取
    public GameObject[] wheelMesh;
 
    //初始化三维向量和四元数
    private Vector3 wheelPosition = Vector3.zero;
    private Quaternion wheelRotation = Quaternion.identity;
    //-------------------------------------------

    //驱动模式选择 _默认前驱
    public EDriveType DriveType = EDriveType.frontDrive;

    //----------车辆属性特征-----------------------

    //车刚体
    public Rigidbody rigidbody;
    //轮半径
    public float radius = 0.25f;
    //扭矩力度
    public float motorflaot = 8000f;
    //刹车力
    public float brakVualue = 800000f;
    //速度：每小时多少公里
    public int Km_H;
    //下压力
    public float downForceValue = 1000f; 

    //四个轮胎扭矩力的大小
    public float f_right;
    public float f_left;
    public float b_right;
    public float b_left;

    //车轮打滑参数识别
    public float[] slip ;

    //质心
    public Vector3 CenterMass;

    //一些属性的初始化
    private void Start()
    {
        rigidbody = GetComponent<Rigidbody>();
        slip = new float[4];

     }

    private void FixedUpdate()
    {
        VerticalAttribute();//车辆物理属性管理

        WheelsAnimation(); //车轮动画

        VerticalContorl(); //驱动管理

        HorizontalContolr(); //转向管理

        HandbrakControl(); //手刹管理


    }

    //车辆物理属性相关
    public void VerticalAttribute()
    {
        //---------------速度实时---------------
        //1m/s = 3.6km/h
        Km_H =(int)(rigidbody.velocity.magnitude * 3.6) ;
        Km_H = Mathf.Clamp( Km_H,0, 200 );   //油门速度为 0 到 200 Km/H之间

        //--------------扭矩力实时---------------
        //显示每个轮胎的扭矩
        f_right = wheels[0].motorTorque;
        f_left  = wheels[1].motorTorque;
        b_right = wheels[2].motorTorque;
        b_left  = wheels[3].motorTorque;

        //-------------下压力添加-----------------

        //速度越大，下压力越大，抓地更强
        rigidbody.AddForce(-transform.up * downForceValue * rigidbody.velocity .magnitude );

        //-------------质量中心同步----------------

        //质量中心越贴下，越不容易翻
        rigidbody.centerOfMass = CenterMass;
    }

    //垂直轴方向运动管理（驱动管理）
    public void VerticalContorl()
    {

        switch (DriveType)
        {
            case EDriveType.frontDrive: 
                //选择前驱
                if (InputManager.InputManagerment.vertical != 0) //当按下WS键时生效
                {
                    for (int i = 0; i < wheels.Length - 2; i++)
                    {
                        //扭矩力度
                        wheels[i].motorTorque = InputManager.InputManagerment.vertical *(motorflaot / 2); //扭矩马力归半
                    }
                }
                else
                {
                    for (int i = 0; i < wheels.Length - 2; i++)
                    {
                        //扭矩力度
                        wheels[i].motorTorque = 0; 
                    }
                }
                break;
            case EDriveType.backDrive:
                //选择后驱
                if (InputManager.InputManagerment.vertical != 0) //当按下WS键时生效
                {
                    for (int i = 2; i < wheels.Length; i++)
                    {
                        //扭矩力度
                        wheels[i].motorTorque = InputManager.InputManagerment.vertical * (motorflaot / 2); //扭矩马力归半
                    }
                }
                else
                {
                    for (int i = 2; i < wheels.Length ; i++)
                    {
                        //扭矩力度
                        wheels[i].motorTorque = 0;
                    }
                }
                break;
            case EDriveType.allDrive:
                //选择四驱
                if (InputManager.InputManagerment.vertical != 0) //当按下WS键时生效
                {
                    for (int i = 0; i < wheels.Length; i++)
                    {
                        //扭矩力度
                        wheels[i].motorTorque = InputManager.InputManagerment.vertical * ( motorflaot / 4 ); //扭矩马力/4
                    }
                }
                else
                {
                    for (int i = 0; i < wheels.Length; i++)
                    {
                        //扭矩力度
                        wheels[i].motorTorque = 0;
                    }
                }
                break;
            default:
                break;
        }

       

    }

    //水平轴方向运动管理（转向管理）
    public void HorizontalContolr()
    {
  

        if (InputManager.InputManagerment.horizontal > 0)
        {
            //后轮距尺寸设置为1.5f ，轴距设置为2.55f ，radius 默认为6，radius 越大旋转的角度看起来越小
            wheels[0].steerAngle = Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan(2.55f / (radius + (1.5f / 2))) * InputManager.InputManagerment.horizontal;
            wheels[1].steerAngle = Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan(2.55f / (radius - (1.5f / 2))) * InputManager.InputManagerment.horizontal;
        }
        else if (InputManager.InputManagerment.horizontal < 0)
        {
            wheels[0].steerAngle = Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan(2.55f / (radius - (1.5f / 2))) * InputManager.InputManagerment.horizontal;
            wheels[1].steerAngle = Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan(2.55f / (radius + (1.5f / 2))) * InputManager.InputManagerment.horizontal;
       
        }
        else
        {
            wheels[0].steerAngle = 0;
            wheels[1].steerAngle = 0;
        }

    }

    //手刹管理
    public void HandbrakControl()
    {
        if(InputManager.InputManagerment .handbanl )
        {
            //后轮刹车
            wheels[2].brakeTorque  = brakVualue;
            wheels[3].brakeTorque  = brakVualue;
        }
        else
        {
            wheels[2].brakeTorque = 0;
            wheels[3].brakeTorque = 0;
        }

        //------------刹车效果平滑度显示------------

        for (int i = 0; i < slip.Length; i++)
        {
            WheelHit wheelhit;

            wheels[i].GetGroundHit(out wheelhit);

            slip[i] = wheelhit.forwardSlip; //轮胎在滚动方向上打滑。加速滑移为负，制动滑为正
        }
        

    }


    //车轮动画相关
    public  void WheelsAnimation()
    {
        for (int i = 0; i < wheels.Length ; i++)
        {
            //获取当前空间的车轮位置 和 角度
            wheels[i].GetWorldPose(out wheelPosition, out wheelRotation);

            //赋值给
            wheelMesh[i].transform.position = wheelPosition;
            
            wheelMesh[i].transform.rotation = wheelRotation * Quaternion .AngleAxis (90,Vector3 .forward );
           
        }
        
    }
}

CameraFllow

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
//-------------------------------------
//—————————————————————————————————————
//___________项目:       ______________
//___________功能： 相机的跟随
//___________创建者：秩沅_______________
//_____________________________________
//-------------------------------------
public class CameraFllow : MonoBehaviour
{
    //目标物体
    public Transform target;
    private CarMoveControl Control;
    public int  speed;

    //鼠标滑轮的速度
    public float ScrollSpeed = 45f;

    //Y轴差距参数
    public float Ydictance = 0f; 
    public float  Ymin = 0f;
    public float  Ymax  = 4f;

    //Z轴差距参数
    public float Zdictance = 4f;
    public float Zmin = 4f;
    public float Zmax = 8f;

    //相机看向的角度 和最終位置
    public float angle = -25 ;
    public Vector3 lookPosition;

    void LateUpdate()
    {
        //Z轴和Y轴的距离和鼠标滑轮联系

        Ydictance += Input.GetAxis("Mouse ScrollWheel") * ScrollSpeed * Time.deltaTime;//平滑效果
        Zdictance += Input.GetAxis("Mouse ScrollWheel") * ScrollSpeed * Time.deltaTime;

        //設置Y軸和x轴的滚轮滑动范围 
        Ydictance = Mathf.Clamp(Ydictance , Ymin ,Ymax )  ; 
        Zdictance = Mathf.Clamp(Zdictance , Zmin, Zmax )  ;

        //确定好角度，四元数 * 三维向量 = 三维向量
        lookPosition = Quaternion.AngleAxis(angle, target .right) * -target.forward ;

        //更新位置
        transform.position = target.position + Vector3.up * Ydictance - lookPosition  * Zdictance  ;

        //更新角度
        transform.rotation = Quaternion.LookRotation(lookPosition);

        //实时速度
          Control = target.GetComponent<CarMoveControl>();

          speed = (int )Control.Km_H / 4;
        
          speed = Mathf.Clamp(speed,0, 55 );   //对应最大200公里每小时

    }
}

InputMana

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
//-------------------------------------
//—————————————————————————————————————
//___________项目:       ______________
//___________功能： 输入控制管理器
//___________创建者：秩沅_______________
//_____________________________________
//-------------------------------------
public class InputManager : MonoBehaviour
{
    //单例模式管理
    static private InputManager inputManagerment;
    static public InputManager InputManagerment => inputManagerment;

    public float horizontal;  //水平方向动力值
    public float vertical;    //垂直方向动力值
    public bool  handbanl;    //手刹动力值

    void Awake()
    {
        inputManagerment = this;
    }

    void Update()
    {
        //与Unity中输入管理器的值相互对应

        horizontal = Input.GetAxis("Horizontal");
          vertical = Input.GetAxis("Vertical");
          handbanl = Input.GetAxis("Jump")!= 0 ? true :false ; //按下空格键时就是1，否则为0

    }
}

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