pico+Unity交互开发——触碰抓取

🕗 发布于 2024-10-17 07:14 unity 交互游戏引擎

一、VR交互的类型

Hover（悬停）
- 定义：发起交互的对象停留在可交互对象的交互区域。例如，当手触摸到物品表面（可交互区域）时，视为触发了Hover。
Grab（抓取）
- 概念：把物品抓起来。
Use（使用）
- 基于“抓取”。例如抓取一把枪后，按下枪的扳机发射子弹则视为Use。

三、发起交互的对象（Interactor）

XR Direct Interactor脚本
- 为了让双手成为发起交互的对象，在LeftHand Controller和RightHand Controller下分别创建Direct Interactor子物体，并添加XR Direct Interactor脚本。
添加可交互区域
- XR Direct Interactor需要一个Trigger类型的碰撞体作为可交互区域，且需和它挂载在同一游戏物体上。如在左手和右手的Direct Interactor上分别添加Sphere Collider，调整Radius并勾选Is Trigger。当可交互对象进入该区域后，可进行交互。，并设置合适的参数。

在这里插入图片描述

四、可交互的对象（Interactable）创建一个3d对象，比如立方体

添加刚体
- 因为手与物品的交互基于物理效果，所以要为可交互物体添加刚体。
XR Simple Interactable脚本
- 为方块添加XR Simple Interactable脚本，但是它没有自带抓取的功能。
- 物体有刚体后该脚本才生效，且挂载脚本的物体还需一个碰撞体。如果是创建的3d对象不需要额外加，如果是自定义模型的话，别忘了手动添加碰撞体

2.1、可交互事件

实现功能：
- 手触碰到方块时，方块颜色改变（模拟Hover，即悬停在可交互区域）。
- 触碰方块后按下手柄Grip键，方块颜色变成蓝色。
- 触碰方块后按住Grip键再按Trigger键，方块颜色变回红色。
实现方法：
- 使用XR Simple Interactable脚本中的Interactable Events，
- 其中Hover Entered对应开始悬停在可交互区域触发的事件，可手动设置更改方块材质。
- Select Entered和Activated事件分别对应上述第二、三个功能。
- 在Inspector面板中手动绑定事件，Select动作绑定“按下Grip键抓取键”，Activate动作绑定“按下Trigger键扳机键”。 Activate动作以Select动作为前提，Interactable Events中的所有事件以“与可交互对象发生交互”为前提。

XR Grab Interactable脚本、和XR Simple Interactable脚本脚本类似，但是有抓取效果；所以需要移除刚刚的XR Simple Interactable脚本
- Movement Type 移动类型
  - Instantaneous：物体移动位置和姿态完全跟随手的移动，无延迟但无物理刚体效果，物体可穿过碰撞体且碰撞效果非物理。
  - Kinematic：通过Kinematic Rigidbody移动，有延迟，移动中不受力和碰撞作用，但可对其他刚体施加物理效果。
  - Velocity Tracking：通过设置刚体速度和角速度移动，有延迟，有刚体物理效果，可与碰撞体碰撞并对其他刚体产生力的效果。
- Attach Transform 抓取点
  - XR Grab Interactable脚本中有Attach Transform变量可赋值作为抓取点，若未赋值，默认以物体position为抓取点。如抓取枪时，抓取点应在枪柄；
  - 实现功能：可创建枪的子物体Attach Point并赋值给Attach Transform，然后调整其Position位置和Rotation以优化抓取效果。但仅设置Attach Transform会有穿模现象，若要实现精细抓取，可参考相关教程。
代码实现Use功能（制作简易手枪）
- 核心脚本
  - 创建GunController脚本挂载到枪的游戏物体上。获取XRGrabInteractable中的activated事件，通过AddListener绑定FireBullet函数。
- 制作子弹预制体
  - 创建子弹Prefab（需刚体和碰撞体），并将子弹Rigidbody的Collision Detection设为Continous Dynamic，防止高速运动时检测不到碰撞。
- 制作子弹发射位置
  - 创建枪的子物体Spawn Point作为子弹生成位置，其z轴箭头方向对应子弹发射方向，将子弹和Spawn Point赋给Gun Controller。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.XR.Interaction.Toolkit;

// 枪支控制器类
public class GunController : MonoBehaviour
{
    // 子弹预制体
    public GameObject bullet;
    // 子弹发射位置的变换组件
    public Transform spawnPoint;
    // 子弹发射速度
    public float fireSpeed = 40;

    void Start()
    {
        // 获取当前物体上的 XRGrabInteractable 组件
        XRGrabInteractable grabbable = GetComponent<XRGrabInteractable>();
        // 为 grabbable 的 activated 事件添加监听器，当该事件触发时调用 FireBullet 方法
        grabbable.activated.AddListener(FireBullet);
    }

    private void FireBullet(ActivateEventArgs arg)
    {
        // 在 spawnPoint 的位置和旋转处实例化子弹预制体
        GameObject spawnBullet = Instantiate(bullet, spawnPoint.position, spawnPoint.rotation);
        // 设置实例化出的子弹的刚体速度，使其沿着 spawnPoint 的前方以 fireSpeed 的速度飞行
        spawnBullet.GetComponent<Rigidbody>().velocity = spawnPoint.forward * fireSpeed;
        // 在 5 秒后销毁这个子弹对象
        Destroy(spawnBullet, 5);
    }
}

优化一：左右手抓取（判断哪只手与物体交互）

方法一（不推荐）
- 在GunController脚本中，给XRGrabInteractable的SelectEntered事件绑定ChangeAttachTransform函数，通过判断Interactor是左手还是右手控制器来切换Attach Transform。
  也就是创建两个抓取点，并进行监听ChangeAttachTransform判断左右手、来重新设置抓取点

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.XR.Interaction.Toolkit;

// 枪支控制器类
public class GunController : MonoBehaviour
{
    // 子弹游戏对象
    public GameObject bullet;
    // 子弹发射位置的变换组件
    public Transform spawnPoint;
    // 子弹发射速度
    public float fireSpeed = 40;

    // 左手抓取点的变换组件
    private Transform leftHandAttachPoint;
    // 右手抓取点的变换组件
    private Transform rightHandAttachPoint;
    // 当前物体上的可抓取交互组件
    private XRGrabInteractable grabbable;

    void Start()
    {
        // 在当前物体下查找名为"LeftHand Attach Point"的子物体，获取其变换组件
        leftHandAttachPoint = transform.Find("LeftHand Attach Point");
        // 在当前物体下查找名为"RightHand Attach Point"的子物体，获取其变换组件
        rightHandAttachPoint = transform.Find("RightHand Attach Point");
        // 获取当前物体上的 XRGrabInteractable 组件
        grabbable = GetComponent<XRGrabInteractable>();
        // 为可抓取交互组件的 selectEntered 事件添加监听器，当该事件触发时调用 ChangeAttachTransform 方法
        grabbable.selectEntered.AddListener(ChangeAttachTransform);
        // 为可抓取交互组件的 activated 事件添加监听器，当该事件触发时调用 FireBullet 方法
        grabbable.activated.AddListener(FireBullet);
    }

    private void ChangeAttachTransform(SelectEnterEventArgs arg)
    {
        // 获取触发 selectEntered 事件的交互器的变换组件
        Transform interactor = arg.interactorObject.transform;
        // 如果交互器的父物体名称为"Left Controller"，表示是左手控制器
        if (interactor.transform.parent.name == "Left Controller")
        {
            // 将当前物体的抓取点设置为左手抓取点
            grabbable.attachTransform = leftHandAttachPoint;
        }
        else if (interactor.transform.parent.name == "Right Controller")
        {
            // 如果交互器的父物体名称为"Right Controller"，表示是右手控制器
            // 将当前物体的抓取点设置为右手抓取点
            grabbable.attachTransform = rightHandAttachPoint;
        }
    }

    private void FireBullet(ActivateEventArgs arg)
    {
        // 在 spawnPoint 的位置和旋转处实例化子弹游戏对象
        GameObject spawnBullet = Instantiate(bullet, spawnPoint.position, spawnPoint.rotation);
        // 获取实例化出的子弹的刚体组件
        Rigidbody bulletRigidbody = spawnBullet.GetComponent<Rigidbody>();
        // 设置子弹的速度，使其沿着 spawnPoint 的前方以 fireSpeed 的速度飞行
        bulletRigidbody.velocity = spawnPoint.forward * fireSpeed;
        // 在 5 秒后销毁这个子弹对象
        Destroy(spawnBullet, 5);
    }
}

方法二减少耦合性
新建脚本XRGrabInteractableTwoAttach继承XRGrabInteractable，重写OnSelectEntered方法，根据Interactor的Tag判断是左手还是右手，切换相应的Attach Transform。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.XR.Interaction.Toolkit;

// 自定义的可抓取交互类，继承自 XRGrabInteractable
public class XRGrabInteractableTwoAttach : XRGrabInteractable
{
    // 左手的抓取点变换
    public Transform leftAttachTransform;
    // 右手的抓取点变换
    public Transform rightAttachTransform;

    // 重写 OnSelectEntered 方法，在选择进入时触发
    protected override void OnSelectEntered(SelectEnterEventArgs args)
    {
        // 如果交互对象的标签是“Left Hand”（左手）
        if (args.interactorObject.transform.CompareTag("Left Hand"))
        {
            // 将当前物体的抓取点设置为左手抓取点
            attachTransform = leftAttachTransform;
        }
        // 如果交互对象的标签是“Right Hand”（右手）
        else if (args.interactorObject.transform.CompareTag("Right Hand"))
        {
            // 将当前物体的抓取点设置为右手抓取点
            attachTransform = rightAttachTransform;
        }
        // 调用基类的 OnSelectEntered 方法
        base.OnSelectEntered(args);
    }
}

在这里插入图片描述

将枪上的XRGrabInteractable抓取脚本替换为XRGrabInteractableTwoAttach，并在编辑器中为左右手Attach Transform赋值并给Direct Interactor添加Tag。

在这里插入图片描述

第一次抓取或第一次切换抓取位置错误解决方法
- 方法一
- 在可抓取物体Gun被抓取物体上添加XRSingleGrabFreeTransformer脚本，游戏运行时会自动添加到XRGrabInteractableTwoAttach脚本。

方法二
- 重写刚刚新建的XRGrabInteractableTwoAttach脚本的GetAttachTransform方法，而不是OnSelectEntered方法。根据Interactor的Tag返回相应的Attach Transform，若Tag不匹配则返回基类的GetAttachTransform结果。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.XR.Interaction.Toolkit;

public class XRGrabInteractableTwoAttach : XRGrabInteractable
{
    public Transform leftAttachTransform;
    public Transform rightAttachTransform;
    public override Transform GetAttachTransform(IXRInteractor interactor)
    {

        Transform i_attachTransform = null;
        if (interactor.transform.CompareTag("Left Hand"))
        {
            i_attachTransform = leftAttachTransform;
        }
        if (interactor.transform.CompareTag("Right Hand"))
        {
            i_attachTransform = rightAttachTransform;
        }
        return i_attachTransform != null ? i_attachTransform : base.GetAttachTransform(interactor);

    }
}

因为之前学的射线交互层级是Everything层级比较高和物体交互层级有重复，所以也能实现射线抓取；然后将与传送有关的 XR Ray Interactor 和 Teleport Area 的 Interaction Layer Mask 改成 Teleport，就可以避免出现这类问题
在这里插入图片描述

其他功能一：将与物体接触的地方作为抓取点（Dynamic Attach），也就是碰哪里抓哪里，没有固定抓取点
- 创建细长Cube作为测试物体，添加碰撞体、刚体和XR Grab Interactable脚本，勾选Use Dynamic Attach后，可根据需求设置Match Position、Match Rotation、Snap To Collider等选项，实现手抓在物体接触部位的效果。

Match Position（匹配位置）：当启用相关功能时，确保被抓取物体的位置与抓取点的位置相匹配。例如在使用特定的抓取方式时，可使被抓取物体在被抓取瞬间其位置与抓取点重合，以实现更真实的抓取效果。
Match Rotation（匹配旋转）：类似 “匹配位置”，当启用此选项时，被抓取物体的旋转会与抓取点的旋转相匹配。这样可以确保被抓取物体在抓取过程中以合适的角度呈现，增强真实感和交互性。
Snap To Collider（吸附到碰撞体）：当开启这个功能后，抓取操作会使被抓取物体吸附到抓取点所在的碰撞体上。这可以使抓取更加精准，并且在抓取过程中物体与抓取点的连接更加紧密，避免出现不合理的位置偏差。

在这里插入图片描述

五、XR Tint Interactable Visual脚本

功能：可挂载到可交互对象上，当Interactor悬停（Hover）或选中（Select动作触发）可交互对象时，能暂时改变其颜色。
.2. 设置：调整Tint Color设置颜色，勾选Tint On Hover在Hover时改变颜色，勾选Tint On Selection在Select时改变颜色。注意要把使用的XR Grab Interactable放置到最上层。

六、取消身体和可抓取物体的物理碰撞

设置Layer：将XR Origin的Layer设为Player（仅设置Character Controller所在物体Layer，子物体选No），将所有可抓取物体Layer设为Interactable。
配置Physics：打开Unity编辑器上方菜单栏的Edit编辑 -> Project Settings项目设置-> Physics物理，找到Layer Collision Matrix图层碰撞器，将Player和Interactable的交叉点取消勾选，避免身体与可抓取物体发生物理碰撞。

七、XR Interaction Group

功能：XR Interaction Toolkit 2.3新组件，可管理多个Interactor。当其中一个Interactor生效时，Group内其他Interactor会暂时失效。
应用示例：如在Left/RightHand Controller物体上添加XR Interaction Group组件，将Direct Interactor物体和UI Ray Interactor物体拖到Group中，可实现在抓取物体时让UI射线暂时失效。

八、XR Direct Interactor脚本中的Select Action Trigger

在这里插入图片描述

参数说明
- Toggle：以抓取为例，选择Toggle后，靠近物体按下手柄抓取键，物体会被抓在手上，松开抓取键物体仍在手上，下次按下抓取键才会释放。
- Sticky：按下手柄抓取键物体被抓手上，松开抓取键物体仍在手上，下次按下并松开抓取键物体才会释放。
- State和State Change的区别（在可抓取物体Select Mode选择Single时）
  - State：可能出现一只手无法接管另一只手抓取权的情况，只有先松开当前抓取手的抓取键才会进行切换抓取。
  - State Change：可以随意切换抓取，推荐在抓取功能上使用State Change。

原文地址：https://blog.csdn.net/wangzhae/article/details/142980664

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四、可交互的对象（Interactable）创建一个3d对象，比如立方体

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