Unity使用物理引擎實(shí)現(xiàn)多旋翼無人機(jī)的模擬飛行
內(nèi)容簡介
最近在用Unity實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的模擬飛行，但發(fā)現(xiàn)站里基本沒有完整介紹如何實(shí)現(xiàn)該功能的博客，因時(shí)間緊迫，就自己簡單做了一個(gè)仿真（不是完全按照現(xiàn)實(shí)物理情景來做，即通過各個(gè)螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生力帶動(dòng)機(jī)體飛行）。下面我會(huì)簡述完全按現(xiàn)實(shí)物理情景實(shí)現(xiàn)模擬飛行，并詳細(xì)描述我自己做的模擬飛行（不完全仿真），給各位提供參考。
現(xiàn)實(shí)物理情景的實(shí)現(xiàn)——簡述（以四旋翼無人機(jī)為例）
因?yàn)槲覜]有實(shí)現(xiàn)1：1仿真，所以這里只介紹思路，希望能給到讀者一點(diǎn)啟發(fā)。
- 構(gòu)建一個(gè)四旋翼無人機(jī)模型（可以網(wǎng)上下載?；蛴肕aya等建一個(gè)）
- 將模型設(shè)置為Rigidbody和BoxCollider（即實(shí)現(xiàn)一個(gè)物理模型，記得要先Create一個(gè)Plane承住你的模型）
- 給四個(gè)螺旋槳各寫一個(gè)腳本，各產(chǎn)生一個(gè)向上的力
- 通過螺旋槳產(chǎn)生的升力即可帶動(dòng)模型飛行，通過控制不同螺旋槳產(chǎn)生升力的不同，即可實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的各種飛行姿態(tài)（這步是最難的，也最花時(shí)間）
簡化物理情景的實(shí)現(xiàn)——詳述（以四旋翼無人機(jī)為例）
背景：上面的現(xiàn)實(shí)模擬最麻煩之處在于要對(duì)四個(gè)螺旋槳（電機(jī)）實(shí)現(xiàn)控制并達(dá)到平衡，太麻煩了，調(diào)試要很久，網(wǎng)上又沒有現(xiàn)成的代碼（至少免費(fèi)的我沒有發(fā)現(xiàn)）。所以我自己簡化了一下模型，并實(shí)現(xiàn)所需功能。
思路：簡化模型的區(qū)別在于我不用四個(gè)螺旋槳（電機(jī)）來各自產(chǎn)生升力，形成合力來帶動(dòng)機(jī)體。而是直接將力加在機(jī)身上，即跳過了前面那一步，直接用合力來實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的飛行。
實(shí)現(xiàn)步驟：以下為實(shí)現(xiàn)步驟，考慮到網(wǎng)上好像沒有相關(guān)的博客和視頻教程，我會(huì)盡量詳細(xì)來敘述，所以會(huì)有點(diǎn)多。
1.導(dǎo)入一個(gè)無人機(jī)模型，并給整體設(shè)置Rigidbody和BoxCollider（注意最好Collider設(shè)成和模型差不多大）。
2. 寫腳本1(Plane_Text)（總共需要寫兩個(gè)腳本，記為腳本1和腳本2），腳本1使其產(chǎn)生力帶動(dòng)機(jī)體運(yùn)動(dòng)
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.IO.Pipes;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Security.Cryptography.X509Certificates;
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;
public class Plane_Text : MonoBehaviour
{
private Rigidbody m_Rigidbody;
public float speed = 5;
public float angle = 0;
private float x, y, z;
public Transform target;
void Start()
{
m_Rigidbody = gameObject.GetComponent<Rigidbody>();//獲取組件
}
void Update()
{
var vec = new Vector3(x, y, z);
m_Rigidbody.AddForce(vec * speed, ForceMode.Force);//無人機(jī)朝vec向量方向運(yùn)動(dòng)，至于vec的取值由下面各個(gè)按鍵確定
/*******無人機(jī)飛機(jī)控制*********/
/*******W加油門（上升）；S減油門（下降）；A左轉(zhuǎn)；D右轉(zhuǎn)*********/
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.W))
speed++;
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.W))
x = 0;y = 1;z = 0;
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.S))
speed--;
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.D))
angle++;
this.transform.Rotate(Vector3.up * angle);//按下D鍵則一直右轉(zhuǎn)，下同
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.D))
angle = 0;
this.transform.Rotate(Vector3.up * angle);//松開D鍵停止右轉(zhuǎn)，下同
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.A))
angle--;
this.transform.Rotate(Vector3.up * angle);
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.A))
angle = 0;
this.transform.Rotate(Vector3.up * angle);
/*******↑前傾；↓后傾；←左傾；→右傾*********/
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.LeftArrow))//按下←鍵朝向量（-1，2，0）方向運(yùn)動(dòng)，即左傾，但該左傾只是運(yùn)動(dòng)軌跡上左傾，模型是不會(huì)往左傾的，所以需要下腳本2里設(shè)置
x = -1; y = 2; z = 0; //這個(gè)取值隨你定，但x一定是負(fù)的且z一定是0,至于x和y的大小就看你想飛行軌跡左傾多少來決定了
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.LeftArrow))//當(dāng)松開←鍵時(shí)，不再左傾，而是按原來（0，1，0）方向，即y軸向上，繼續(xù)移動(dòng)
x = 0; y = 1; z = 0;//同樣因?yàn)槭莥軸，x和z的值必須為0，y的值看你心情
/**************************************************/
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.RightArrow))//按下→鍵
x = 1; y = 2; z = 0; //這些我就不再解釋了，跟上面“←鍵”的是一樣的，只是傾斜方向不一樣而已
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.RightArrow))
x = 0; y = 1; z = 0;
/**************************************************/
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.UpArrow))//按下↑鍵
x = 0;y = 2;z = 1;
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.UpArrow))
x = 0; y = 1; z = 0;
/**************************************************/
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.DownArrow))//按下↓鍵
x = 0;y = 2;z = -1;
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.DownArrow))
x = 0; y = 1; z = 0;
/**************************************************/
}
}
3.寫腳本2（Plane_Move）：該腳本是用來實(shí)現(xiàn)模型的前后左右傾的
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.IO.Pipes;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Security.Cryptography.X509Certificates;
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;
public class Plane_Move : MonoBehaviour
{
private Rigidbody m_Rigidbody;
void Start()
{
m_Rigidbody = gameObject.GetComponent<Rigidbody>();//獲取組件
}
void Update()
{
/*******↑前傾；↓后傾；←左傾；→右傾*********/
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.LeftArrow))
transform.rotation = Quaternion.Euler(0, 0, 10);//繞z軸轉(zhuǎn)10°，即左傾，不一定是10，看你想傾多少就傾多少，別太大就行，下同
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.LeftArrow))
transform.rotation = Quaternion.Euler(0, 0, 0);//松開按鍵恢復(fù)豎直向上飛，下同
/**************************************************/
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.RightArrow))
this.transform.rotation = Quaternion.Euler(0, 0, -10);
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.RightArrow))
this.transform.rotation = Quaternion.Euler(0, 0, 0);
/**************************************************/
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.UpArrow))
this.transform.rotation = Quaternion.Euler(10, 0, 0);
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.UpArrow))
this.transform.rotation = Quaternion.Euler(0, 0, 0);
/**************************************************/
if (Input.GetKeyDown(KeyCode.DownArrow))
this.transform.rotation = Quaternion.Euler(-10, 0, 0);
if (Input.GetKeyUp(KeyCode.DownArrow))
this.transform.rotation = Quaternion.Euler(0, 0, 0);
/**************************************************/
}
}
4.完成上面3步，我們就會(huì)得到兩個(gè)腳本
5.然后就是把這兩個(gè)腳本拖到無人機(jī)上（注意兩個(gè)都要拖?。又褪沁\(yùn)行了(如果是運(yùn)行不了肯定是你復(fù)制了我的代碼，但腳本名又和我不一樣的緣故)
6.最后運(yùn)行成功（原諒我不會(huì)截動(dòng)圖給你們看運(yùn)行結(jié)果）
7.當(dāng)然有人會(huì)說螺旋槳怎么不會(huì)轉(zhuǎn)啊，這也簡單；首先給四個(gè)螺旋槳的頂點(diǎn)各建一個(gè)空物體（每個(gè)螺旋槳要繞著它對(duì)應(yīng)的空物體旋轉(zhuǎn)），然后再寫一個(gè)腳本（Power_all），我這里就不區(qū)分正反槳了。（你要區(qū)分也行，就是把Vector3.down改成Vector3.up就是另一對(duì)槳）
using System.Collections.Generic;
using System.Collections;
using System.Globalization;
using UnityEngine;
using System;
using UnityEngine.UI;
//using UnityEngine.Debug;
public class Power_all : MonoBehaviour
{
public GameObject target01;//聲明頂點(diǎn)
private float n = 10;
// Update is called once per frame
void Update()
{
this.transform.RotateAround(target01.transform.position, Vector3.down, 100f * n * Time.deltaTime);//該函數(shù)通過放入一個(gè)頂點(diǎn)，以及圍繞這個(gè)頂點(diǎn)要旋轉(zhuǎn)的x軸并給定旋轉(zhuǎn)速度
//Vector3向量，在三維坐標(biāo)系中帶有方向和大小的數(shù)據(jù)，Vector3.up=（0,1,0）、Vector3.down=（0,-1,0）、Vector3.left=（-1,0,0）、Vector3.right=（1,0,0）
}
}
8.將上面這個(gè)螺旋槳的腳本分別拖到各個(gè)槳葉模型上，然后將各個(gè)空物體拉到各個(gè)聲明的頂點(diǎn)處即可。
9.上述即完成了簡化的多旋翼無人機(jī)模擬飛行?？赡苡腥藭?huì)說我第2、3點(diǎn)誰規(guī)定了只能前傾一個(gè)角度，其實(shí)我是這樣理解的，如果按照現(xiàn)實(shí)情景來完全模擬，確實(shí)前傾任意角度，甚至是180°，但前傾角度過大導(dǎo)致的結(jié)果是墜機(jī)，所以我設(shè)置在10°可以理解為安全傾角，當(dāng)然你也可以自己該代碼來實(shí)現(xiàn)自己想要的功能，我這里只是提供一個(gè)參考。
以上就是Unity使用物理引擎實(shí)現(xiàn)多旋翼無人機(jī)的模擬飛行的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Unity實(shí)現(xiàn)無人機(jī)飛行的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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