【Unity3D赛车游戏】【四】在Unity中添加阿克曼转向，下压力，质心会让汽车更稳定

本文主要是介绍【Unity3D赛车游戏】【四】在Unity中添加阿克曼转向，下压力，质心会让汽车更稳定，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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👨‍💻 本文由秩沅原创

👨‍💻 收录于专栏：Unity游戏demo

⭐🅰️Unity3D赛车游戏⭐

文章目录

- ⭐🅰️Unity3D赛车游戏⭐
- ⭐前言⭐
- 🎶（==A==）车辆优化——阿克曼转向添加
- - - 😶‍🌫️认识阿克曼转向
    - 😶‍🌫️区别：
    - 😶‍🌫️关键代码
    - 😶‍🌫️完整代码
- 🎶（==B==）车辆优化——车身持续稳定的优化
- - - 😶‍🌫️速度属性实时转换
    - 😶‍🌫️为车子添加下压力
    - 😶‍🌫️质心的添加centerMess
    - 😶‍🌫️轮胎的平滑度的显示
- 🎶（==C==）脚本记录
- CarMoveContorl
- CameraFllow
- InputMana
- ⭐🅰️⭐

⭐前言⭐

–
😶‍🌫️版本: Unity2021
😶‍🌫️适合人群：Unity初学者
😶‍🌫️学习目标：3D赛车游戏的基础制作
😶‍🌫️技能掌握：

🎶（A）车辆优化——阿克曼转向添加

😶‍🌫️认识阿克曼转向

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

原理图:
_____________ 在这里插入图片描述
简单理解：一个杆子把左轮和右轮连接起来一起转。

在这里插入图片描述
左轮的旋转的半径小于右轮

优点:大大减小了车轮转向需要的空间，转向更加稳定

阿克曼公式：

β为汽车前外轮转角，α为汽车前内轮转角，K为两主销中心距，L为轴距。

在这里插入图片描述

😶‍🌫️区别：

未添加阿克曼转向之前的原理：

通过控制轮子的最大转向范围来转向

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添加之后

更稳定，机动性更强

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😶‍🌫️关键代码

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;}

😶‍🌫️完整代码

在这里插入图片描述

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 WheelMove : MonoBehaviour
{//-------------------------------------------//四个轮子的碰撞器public WheelCollider[] wheels ;//网格的获取public GameObject[] wheelMesh;//扭矩力度public float motorflaot = 200f;//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;//轮半径public float radius = 0.25f;private void FixedUpdate(){WheelsAnimation(); //车轮动画VerticalContorl(); //驱动管理HorizontalContolr(); //转向管理}//垂直轴方向管理（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}}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}}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}}break;default:break;}}//水平轴方向管理（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;}}//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;print(wheelRotation);wheelMesh[i].transform.rotation = wheelRotation * Quaternion .AngleAxis (90,Vector3 .forward );}}
}}}
}

🎶（B）车辆优化——车身持续稳定的优化

WheelMove脚本 ——> CarMoveControl脚本 更改脚本名

😶‍🌫️速度属性实时转换

每小时多少公里和每秒多少米的对应关系 ——1m/s = 3.6km/h

速度属性建议改成Int类型，float类型会上下浮动不准确

 //1m/s = 3.6km/hKm_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

相机测速 m/s

  //相机监测实时速度Control = target.GetComponent<CarMoveControl>();speed = (int )Control.Km_H / 4;speed = Mathf.Clamp(0, 55,speed );   //对应最大200公里每小时

添加四个轮子的实时速度，对应虚度属性，可以明显的观察四驱和二驱的汽车动力

在这里插入图片描述

    //车辆物理属性相关public void VerticalAttribute(){//1m/s = 3.6km/hKm_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//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;}

😶‍🌫️为车子添加下压力

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
在这里插入图片描述

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 );

😶‍🌫️质心的添加centerMess

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。

质量中心越贴下，越不容易翻
在这里插入图片描述

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

手刹的添加

//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;}}

😶‍🌫️轮胎的平滑度的显示

wheelhit.forwardSlip;用来观看刹车轮胎在滚动方向上打滑。加速滑移为负，制动滑为正
_______ 在这里插入图片描述

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}

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🎶（C）脚本记录

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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/hKm_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}
}