前言

碰撞體組件定義了物體的物理性狀，Unity中有一系列基本碰撞體，我們可以使用它們組合成任意形狀，但除了基本碰撞體之外，Untiy還提供了諸如車輪(Wheel)、網格(Mesh)、地形(Terrain)等碰撞器，就比如Wheel Collider，該碰撞器用以實現車輛模擬，它可以模型車輛的前進后退，剎車，轉向，打滑等。今天就簡要介紹一下該組件的使用。

目錄

• • 前言
  • 一、先做一輛小汽車
  • • 1.如何實現？實現效果展示
    • 2.實現步驟
    • 3.注意事項
    • 4.代碼實現
  • 二、Wheel Collider組件參數介紹
  • • 1.Mass質量 & Radius 半徑
    • 2.Wheel Damping Rate
    • 3.Suspension Distance
    • 4.Force App Point Distance
    • 5.Suspension Spring
    • 6.Forward Friction & Sideways Friction
  • 三、Wheel Collider API
  • • 1.motorTorque
    • 2.steerAngle
    • 3.breakTorque
    • 4.rpm
  • 五、總結和參考資料
  • • 1.總結
    • 2.參考資料

前排提醒：本文僅代表個人觀點，以供交流學習，若有不同意見請評論留言，筆者一定好好學習，天天向上。
閱讀此文章時，若有不理解的地方，推薦觀看本文列出的參考資料來對照閱讀。

閱讀本篇前，請先了解“剛體和碰撞體”相關知識。

Unity版本[2019.4.10f1] 夢小天幼 & 禁止轉載

視頻講解：
詳解Unity的車輪碰撞器_BiLiBiLi

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一、先做一輛小汽車

車輪碰撞器顧名思義，肯定是用于模擬車輪的，你可以用它來模擬自行車、三輪車、小汽車、大貨車，統統都可以！該碰撞體內置了碰撞檢測、車輪物理組件和基于打滑的輪胎摩擦模型。是專為車輪而生的碰撞器！

1.如何實現？實現效果展示

So，先從使用車輪碰撞器做一輛車車開始，首先想想若使用傳統方法做汽車，車輪應當如何實現？

用transform位移，然后每秒轉幾圈、拐彎時車輪和車體整體都要偏移，很難做出車輪拐彎車體不動的效果，這時候使用剛體來驅動或許效果會好一點，但是它的模擬力不能確定，還有懸掛，剎車，打滑等又要如何實現？所以如果我們用自己的想法來實現一輛小汽車，可能困難重重，但！Unity為我們提供了車輪碰撞器！它可以解決上述所有問題!

老規矩，先看實現效果，再細說實現流程。

通過這個動圖，我們可以清楚的看到，小汽車可以前進后退，轉彎，打滑。下面來說說詳細的實現步驟

2.實現步驟

首先我們要認識到空物體的重要性，舉個例子，那就相當于電腦中的文件夾，它沒有什么實際的功能，但是它可以幫我們將一大堆資源合理擺放，我們要做一輛汽車，為了便于腳本控制和方便我們管理，所以首先我們要建立一個汽車的空物體，這是一個"總文件夾"，場景中和汽車相關的都放在這里。其次我們建立三個"子文件夾（三個空物體）"，分別存放汽車主體模型，汽車輪胎，汽車輪胎的車輪碰撞體。

你可能會疑惑？什么汽車輪胎和汽車輪胎的WheelCollider要分類存放，碰撞體組件不是依附在汽車輪胎模型上的嗎？答案如下：

不必通過轉動或滾動 WheelCollider 對象來控制汽車；附加了 WheelCollider 的對象應始終相對于汽車本身固定。但是，可能會需要車輪會旋轉移動之類的動畫操作。最好的方法是為 WheelCollider（依附于空物體）和車輪模型設置單獨的對象(引用自Unity官方文檔，經過簡要修改)

所以我們建立好三個空物體，存放汽車主體模型、車輪模型、碰撞體，車體模型用最基本的正方體堆一個就行，車輪模型使用圓球，壓扁它當作車輪（為什么不用圓柱體，因為它的軸向不對，大家可以拿一個圓柱體試試看），碰撞體需要單獨建四個空物體，然后為它們加上WheelCollider。So,結構圖如下。

3.注意事項

寫代碼前，有幾點需要注意的事項。（很重要！！！）

首先要在最上層的空物體上加上剛體組件，也就是"Car"，更改質量參數Mass，大概1500（普通小汽車的重量），其他不用改。這樣做的目的是給車加上重量，以及讓車具有物理特性。且！如果不給WheelCollider的父級或父父級加上剛體組件的話，WheelCollider是不會顯示在Scene窗口中的。

其次，刪除汽車車輪模型上的自帶的碰撞體，因為WheelCollider本身就具有碰撞，所以車輪模型的作用就只是動畫而已，其物理特性，完全由WheelCollider控制的。

最后，WheelCollider的位置和車輪模型的位置要一樣，大致一樣就行。因為它們分開是為了方便控制，但本身它們就應該在同一個位置，一個負責外形，一個負責物理實現。

最后的最后，若WheelCollider的半徑太小，調整其Radius參數即可

4.代碼實現

該腳本掛載到任何地方都行，建議掛載到Car總空物體上，截圖和代碼如下：

private float angle;public float angleSpeed;public float moveSpeed;//注意這八個變量，四個是獲取車輪碰撞器的，四個是獲取車輪模型的public WheelCollider leftF;public WheelCollider leftB;public WheelCollider rightF;public WheelCollider rightB;public Transform model_leftF;public Transform model_leftB;public Transform model_rightF;public Transform model_rightB;void Update(){WheelsControl_Update();}//控制移動 轉向void WheelsControl_Update(){//垂直軸和水平軸float h = Input.GetAxisRaw("Horizontal");float v = Input.GetAxisRaw("Vertical");//前輪角度，后輪驅動//steerAngle:轉向角度，總是圍繞自身Y軸，轉向//motorTorque:電機轉矩，驅動車輪angle = angleSpeed * h;leftF.steerAngle = angle;rightF.steerAngle = angle;leftB.motorTorque = v * moveSpeed;rightB.motorTorque = v * moveSpeed;//當車輪碰撞器位置角度改變，隨之也變更車輪模型的位置角度WheelsModel_Update(model_leftF, leftF);WheelsModel_Update(model_leftB, leftB);WheelsModel_Update(model_rightF, rightF);WheelsModel_Update(model_rightB, rightB);}//控制車輪模型移動 轉向void WheelsModel_Update(Transform t, WheelCollider wheel){Vector3 pos = t.position;Quaternion rot = t.rotation;wheel.GetWorldPose(out pos, out rot);t.position = pos;t.rotation = rot;}

二、Wheel Collider組件參數介紹

現在你已經完成了一輛小汽車了，是不是成就感滿滿，然后呢我們就來詳細說說該組件都有什么參數，看起來一大堆很唬人是吧，咱就挑些重點的說說，其他的先不涉及。

1.Mass質量 & Radius 半徑

顧名思義，質量值一般就設置為單個輪胎重量就行，和現實世界不要差太多，半徑就是半徑，不多解釋，自己調一調試一試。

2.Wheel Damping Rate

應用于車輪的阻尼值。阻尼是作用于運動物體的阻力，值越大，車越難打滑。

3.Suspension Distance

車輪懸掛的最大延伸距離，懸掛始終向下延伸穿過自身Y軸，就是懸掛高度，始終是垂直向下的。這個要看你做什么車，比如汽車，底盤低，默認值我覺得就OK，但是那種越野車就需要把該值改高一點了。設置為0，那么車本身的轉向避震就會很生硬，像個方塊一樣。

4.Force App Point Distance

車輪的受力點，默認位于靜止車輪的底部（如下圖），一般無需改動。

5.Suspension Spring

設置懸掛系統相關參數：

1.Spring :

值越大，懸架抵達目標位置就越快，就是懸架彈簧彈一個來回的時間的快慢

2.Damper :

抑制懸架速度，這個參數和上一個是相輔相成的（應該是相愛相殺），若想要到達自己需要的懸架數據，需不斷調整。

3.Target Position :

這個值就是在靜止狀態下的懸架展開程度(根據懸架距離Supension Distance計算)，也就是說懸架靜止狀態下的展開和壓縮并不是有車體重量控制的，而是這個參數來控制的。默認0.5，符合正常的汽車懸架。值為1完全展開，為0完全壓縮。

6.Forward Friction & Sideways Friction

根據名字應該就知道，這兩組參數用于設置車輪的縱向（前進后退）和橫向（轉向）的摩擦特性。
該如何理解呢？

Extremum Slip ，Extremum Value
Asymptote Slip，Asymptote Value
上述四個值是坐標系的兩個坐標，它們確定了一個滑動距離與摩擦力的關系曲線

（該圖截取自Unity官方文檔）

Stiffnes :該值則整體調節摩擦曲線的倍數

若是上面不理解直接修改這個就可以，新手不建議動上面四個變量，因為在不懂的情況下修改會產生很奇怪的效果。

下圖演示了僅修改車輪縱向的Stiffnes的值：

通過在運行時改變該值用以模擬各種地面材質(注意，物理材質在車輪碰撞器上是無效的，所以需要通過修改該值來模擬各種地面)

三、Wheel Collider API

學習WheelCollider的API可以讓我們更好的對車輪進行控制，比如上面的做一個小汽車的案例，就使用了該碰撞器的兩個變量，motorTorque和steerAngle。下面簡要講述一下這些API吧。

變量描述單位備注

motorTorque	輪軸上的電機扭矩	牛米
steerAngle	轉向角度	度
breakTorque	制動扭矩	牛米
rpm	當前輪軸轉速	每分鐘/轉	只讀
forwardFriction	車輪前進方向上的摩擦
sidewaysFriction	車輪側向上的摩擦
wheelDampingRate	車輪的阻尼率，必須大于零
GetWorldPose(V3 pos, Quat quat)	獲取車輪世界空間姿態		獲取WheelCollider參數同步到模型輪胎上，使其轉動
			參考本篇1-4代碼實現部分，第46行

挑幾個重點說說：

1.motorTorque

此參數用于調整車輪的轉動，也就是傳說中的前進與后退。比如你想要做一輛后驅車，就只應該設置后兩個車輪受控。單位是牛米（N.m），是力的單位和距離的單位的乘積。
這里套用現實世界的知識，扭矩決定了發動機輸出的力度，曲軸轉速的變化、汽車的爬坡能力、起步速度及加速性。理論上，扭矩越大，起步速度就越快。(僅供理解，Unity中和現實世界還是不一樣的)
該值設置過低會出現顛簸的情況。

對了！通過調整左右車輪的扭矩大小，應當可以模擬坦克轉向！回頭可以試試。

2.steerAngle

該值用以轉向。以度為單位。一般來講要模擬真實車輛，肯定不能直接設置該值多少度，這樣太突兀了。比如設置當按下左方向鍵后2秒，角度才完全打完，這樣模擬向左打方向盤。現實世界中車輪轉向角度為30-40，各個車型略有不同。
下面簡要模擬了一下：

public float moveSpeed = 1500;public float maxAngle = 35;public float angleSpeed = 50;public WheelCollider leftF;public WheelCollider leftB;public WheelCollider rightF;public WheelCollider rightB;private void Update(){float v = Input.GetAxisRaw("Vertical");leftB.motorTorque = v * moveSpeed;rightB.motorTorque = v * moveSpeed;//左轉向if (Input.GetKey(KeyCode.A)){//Debug.Log(leftF.steerAngle);leftF.steerAngle -= Time.deltaTime * angleSpeed;rightF.steerAngle -= Time.deltaTime * angleSpeed;if (leftF.steerAngle < (0-maxAngle) || rightF.steerAngle < (0-maxAngle)){//到最大值后就不能繼續加角度了leftF.steerAngle = (0 - maxAngle);rightF.steerAngle = (0 - maxAngle);}}//右轉向if (Input.GetKey(KeyCode.D)){leftF.steerAngle += Time.deltaTime * angleSpeed;rightF.steerAngle += Time.deltaTime * angleSpeed;if (leftF.steerAngle > maxAngle || rightF.steerAngle > maxAngle){leftF.steerAngle = maxAngle;rightF.steerAngle = maxAngle;}}//松開轉向后，方向打回if (Input.GetKeyUp(KeyCode.A) || Input.GetKeyUp(KeyCode.D))leftF.steerAngle = rightF.steerAngle = 0;}

3.breakTorque

制動扭矩，單位還是N.m，必須為正數，用于剎車。看下面的代碼就理解了。
至于這個數量設置多少合適，個人認為比車輛扭矩大一點就可以了，自己調整著來吧，反正也沒個定值。

public float breakMove = 1000f;bool isBraking = Input.GetKey(KeyCode.Space);leftB.brakeTorque = isBraking ? breakMove : 0f;rightB.brakeTorque = isBraking ? breakMove : 0f;

4.rpm

該車輪每分鐘的轉速，該參數可以拿來計算汽車的速度。

Rpm = wheel.rpm * (wheel.radius * 2 * Mathf.PI) * 60 / 1000);

五、總結和參考資料

1.總結

我們通過Unity提供的Wheel Collider用以模擬各種車輛，它們的前進后退，制動，轉向，懸掛等功能。

• 通過motorTorque控制車輛扭矩
• 通過steerAngle控制車輛轉向
• 通過breakTorque控制車輛制動

注意點：

• 碰撞器最上層空物體一定要加剛體組件
• 汽車輪胎模型自動的碰撞體記得刪除
• 汽車輪胎模型和車輪碰撞體分別存放

車輪碰撞體參數：可設置該車輪的質量、半徑、阻尼、懸掛、摩擦等特性。

2.參考資料

[1].天孤寒羽.unity小案例教程第二期（汽車）BiliBili
[2].Unity官方.Unity官方文檔 車輪碰撞體
[3].Unity官方.Unity官方文檔 WheelCollider API
[4].CoderZ1010.Unity 【Wheel Collider】實現游戲中的車具控制(CSDN)
[5].泰課在線.unity wheelcollider輪子轉動

總結

以上是生活随笔為你收集整理的详解Unity中的车轮碰撞器Wheel Collider的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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