Unity 移動している方向に球を回転させたい

Question

Unityで球を移動している方向(rigidbodyのvelocity)に回転をさせたいのですが、今一やり方がわかりません。
どの様な感じにすればいいのでしょうか？よろしくお願いします。

※Rigidbodyの物理挙動に任せずあくまでスクリプト上で回転させたいです。
※イメージとしては塊魂の様な感じでしょうか。

Answer 1

こんな考え方でどうでしょう?

あるフレームで球がrigidbody.velocoty * Time.deltaTime移動したとし、これをtranslationとします。
移動距離はtranslation.magnitudeで、これをdistanceとします。
オブジェクトのスケールをscaleとすると、コライダーの本来の半径がsphereCollider.radiusですので、球の半径はthis.sphereCollider.radius * scaleとなり、弧度法による回転量はdistance / (this.sphereCollider.radius * scale)となります。

回転軸は地面の法線（さしあたりVector3.upとする）とtranslationの外積の向きですので、Vector3.Cross(Vector3.up, translation).normalizedとします。

...ということで、下記のようなコードを試してみたところ、

using UnityEngine;

[RequireComponent(typeof(Rigidbody), typeof(SphereCollider))]
public class SphereController : MonoBehaviour
{
    private Vector3 destination;
    private new Rigidbody rigidbody;
    private SphereCollider sphereCollider;
    
    private void Start()
    {
        this.rigidbody = this.GetComponent<Rigidbody>();
        this.sphereCollider = this.GetComponent<SphereCollider>();
        this.rigidbody.isKinematic = true;
    }

    private void Update()
    {
        // とりあえず、マウスポインタの位置を球の移動目標にする
        var plane = new Plane(Vector3.up, this.rigidbody.position);
        var ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
        float rayDistance;
        plane.Raycast(ray, out rayDistance);
        if (rayDistance > 0.0f)
        {
            this.destination = ray.GetPoint(rayDistance);
        }
        
        var translation = this.rigidbody.velocity * Time.deltaTime; // 位置の変化量
        var distance = translation.magnitude; // 移動した距離
        var scaleXYZ = transform.lossyScale; // ワールド空間でのスケール推定値
        var scale = Mathf.Max(scaleXYZ.x, scaleXYZ.y, scaleXYZ.z); // 各軸のうち最大のスケール
        var angle = distance / (this.sphereCollider.radius * scale); // 球が回転するべき量
        var axis = Vector3.Cross(Vector3.up, translation).normalized; // 球が回転するべき軸
        var deltaRotation = Quaternion.AngleAxis(angle * Mathf.Rad2Deg, axis); // 現在の回転に加えるべき回転

        // 現在の回転からさらにdeltaRotationだけ回転させる
        this.rigidbody.MoveRotation(deltaRotation * this.rigidbody.rotation);
    }

    private void FixedUpdate()
    {
        var velocity = this.rigidbody.velocity;
        this.rigidbody.MovePosition(Vector3.SmoothDamp(this.rigidbody.position, this.destination, ref velocity, 1.0f, 10.0f, Time.fixedDeltaTime));
    }
}

このような動きになりました。見やすくするため地面オブジェクトを配置しましたが、動きはスクリプトで制御されているので、球が地面から外れても落下しません。

追記

angularVelocityの書き換えで回転させたい場合、オブジェクトを非キネマティックにしないとならないようです。
ですので、適宜重力を作用させなくしたり、他のオブジェクトから作用を受けないようにレイヤーを変更したりといった設定調整が必要かもしれません。
angularVelocity方式の例としては、こんな感じでどうでしょうか?

using UnityEngine;

[RequireComponent(typeof(Rigidbody), typeof(SphereCollider))]
public class NonKinematicSphereController : MonoBehaviour
{
    private Vector3 destination;
    private new Rigidbody rigidbody;
    private SphereCollider sphereCollider;
    
    private void Start()
    {
        this.rigidbody = this.GetComponent<Rigidbody>();
        this.sphereCollider = this.GetComponent<SphereCollider>();
        this.rigidbody.isKinematic = false; // 非キネマティックにする場合...
        this.rigidbody.useGravity = false; // 重力を作用させなくする
    }

    private void Update()
    {
        var plane = new Plane(Vector3.up, this.rigidbody.position);
        var ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
        float rayDistance;
        plane.Raycast(ray, out rayDistance);
        if (rayDistance > 0.0f)
        {
            this.destination = ray.GetPoint(rayDistance);
        }
    }

    private void FixedUpdate()
    {
        var velocity = this.rigidbody.velocity;
        Vector3.SmoothDamp(this.rigidbody.position, this.destination, ref velocity, 1.0f, 10.0f, Time.fixedDeltaTime);
        // 非キネマティックに変えたので、MovePositionによる位置操作の結果が自動的にrigidbody.velocityに
        // 反映されなくなるため、更新されたvelocityをrigidbody.velocityに再代入してやる
        // SmoothDampの返り値は破棄し、rigidbody.velocity書き換えによってのみ移動させることでつじつまを合わせる
        this.rigidbody.velocity = velocity;

        // 先に投稿したコードのtranslationをvelocityに置き換えると、得られる回転角は
        // 1秒あたりの弧度法による回転量...つまり角速度の大きさとなる
        // 回転軸も前回と同様の方法で求め、これが角速度ベクトルの向きとなる
        // あとは求めた角速度ベクトル(向きaxis、大きさangularSpeed)を
        // rigidbody.angularVelocityに代入すればいいはず

        var speed = velocity.magnitude; // 速さ
        var scaleXYZ = transform.lossyScale; // ワールド空間でのスケール推定値
        var scale = Mathf.Max(scaleXYZ.x, scaleXYZ.y, scaleXYZ.z); // 各軸のうち最大のスケール
        var angularSpeed = speed / (this.sphereCollider.radius * scale); // 角速度の大きさ
        var axis = Vector3.Cross(Vector3.up, velocity).normalized; // 角速度の向き
        this.rigidbody.angularVelocity = angularSpeed * axis;
    }
}

Comments

[regulus123]

コードを確認させていただきました。
大体実現したかった事が無事出来ました！
ありがとうございますm(__)m

[regulus123]

また少し要望なのですが、今のコードではMoveRotationを使って回転をさせていますが、angularVelocityで同じように回転させようとしましたがうまくいきませんでした。
angularVelocityで回転させる場合はどの様なコードになるのでしょうか？

[Bongo]

angularVelocityを使う方法を検討してみました。
Rigidbodyがキネマティックだと、AddForceやvelocityの変更による移動、あるいはAddTorqueやangularVelocityの変更による回転はできないかと思いますので、非キネマティックに変更しています。

[regulus123]

要望にお応えいただきありがとうございます。
お陰様で製作が捗りそうです。
ありがとうございました！