困っていること

Unity、およびC#を利用して、レースゲームの制作をしています。

現在、車体の前方から見たときにタイヤがハの字になるように角度をつけたいと考えているのですが、その際に自然に回転させることに苦労しています。
(↑イメージ画像)

なお、使用しているエディタは2020.3.0f1です。

試したこと

※現状、左フロントタイヤのみを使ってあれこれ試行錯誤しています。以下のコードも左フロントタイヤに関する記述を抜き出したものになります。

タイヤのハの字の角度、ハンドルの舵角、車体の向きから定義した回転軸と、左フロントタイヤに割り当てたwheelcolliderから抽出した回転量をQuaternion.AngleAxis()に代入しました。また、ブレーキのパーツも回転軸の方向を向いていてほしいのでそのような設定しています。

c#
1void Update()
2    {
3        Vector3 FCamberVector = new Vector3(0, Mathf.Tan(FrontCamber*Mathf.Deg2Rad), 0);
4        Vector3 LSteerVector = Mathf.Tan(leftsteering*Mathf.Deg2Rad) * car.up;
5        Vector3 FLDriveaxis =  car.right + FCamberVector + LSteerVector;
6
7        brakeFLTrans.forward = -FLDriveaxis;
8        wheelFLTrans.right = FLDriveaxis;
9
10        float FLAngle = wheelFL.rpm / 60 * 360 * Time.deltaTime;
11
12        wheelFL.GetWorldPose(out Vector3 positionFL, out Quaternion rotationFL);
13        brakeFLTrans.position = positionFL;
14        Quaternion FLrot = Quaternion.AngleAxis(FLAngle, FLDriveaxis);
15        wheelFLTrans.rotation = FLrot * wheelFLTrans.rotation;
16(以下略)

その結果次のような挙動を示しました：

タイヤの回転軸は狙い通りに設定できている上に、向きも申し分ないのですが、うまく回転しません。

上のコードから、wheelFLTrans.right = FLDriveaxis; の文を取り除くと次のような挙動を示します：

今度は回転こそするものの、回転軸に対してタイヤの向きが定まらず、不自然な挙動を示してしまいます。

まとめ

現在の目標としては１枚目のgif画像の状態で滑らかにタイヤを回転させることになります。どこで不具合が生じているのか見当がつかないので、どなたか助言いただければ幸いです。よろしくお願いいたします。

行動規範の内容に同意します

回答2件

ベストアンサー

コードを拝見しますにGetWorldPoseで取得したrotationFLを使用せずに独自に回転を求めていらっしゃるように見受けられますが、WheelCollider自体は回転しないでしょうから、タイヤの回転を正しく求めるにはrotationFLも組み合わせる必要があるんじゃないでしょうか?

Standard Assetsに収録されている車の例の構造をベースに、下記のように簡略化したスクリプトで車をコントロールしたところ...

C#
1using System;
2using UnityEngine;
3
4public class CamberedWheelCar : MonoBehaviour
5{
6    [SerializeField] private Axle[] axles;
7    [SerializeField][Min(0.0f)] private float downforce = 200.0f;
8    [SerializeField][Min(0.0f)] private float maxMotorTorque = 400.0f;
9    [SerializeField][Range(0.0f, 90.0f)] private float maxSteeringAngle = 30.0f;
10
11    private float motor;
12    private new Rigidbody rigidbody;
13    private float steering;
14
15    private void Start()
16    {
17        this.rigidbody = this.GetComponent<Rigidbody>();
18    }
19
20    public void FixedUpdate()
21    {
22        var velocity = this.transform.InverseTransformDirection(this.rigidbody.velocity);
23        this.motor = this.maxMotorTorque * Input.GetAxis("Vertical");
24        this.steering = this.maxSteeringAngle * Input.GetAxis("Horizontal");
25        foreach (var axle in this.axles)
26        {
27            if (axle.steering)
28            {
29                axle.leftCollider.steerAngle = this.steering;
30                axle.rightCollider.steerAngle = this.steering;
31            }
32
33            if (axle.motor)
34            {
35                axle.leftCollider.motorTorque = this.motor;
36                axle.rightCollider.motorTorque = this.motor;
37            }
38
39            // WheelColliderからワールド空間上の位置・回転を取得したのち...
40            axle.leftCollider.GetWorldPose(out var leftPosition, out var leftRotation);
41            axle.rightCollider.GetWorldPose(out var rightPosition, out var rightRotation);
42
43            // 通常であればそれをそのままタイヤのモデルに適用するところを...
44            /*
45            axle.leftModel.SetPositionAndRotation(leftPosition, leftRotation);
46            axle.rightModel.SetPositionAndRotation(rightPosition, rightRotation);
47            */
48            
49            // WheelCollider自体は車体に対して回転していないので、タイヤが向いているワールド方向はこうなり...
50            var leftWheelForward = axle.leftCollider.transform.TransformDirection(Quaternion.Euler(0.0f, axle.leftCollider.steerAngle, 0.0f) * Vector3.forward);
51
52            // それを軸にキャンバー角の分だけひねる回転を求める
53            var leftCamberRotation = Quaternion.AngleAxis(axle.camber, leftWheelForward);
54
55            // 右タイヤも同様にキャンバー回転を求める
56            var rightWheelForward = axle.rightCollider.transform.TransformDirection(Quaternion.Euler(0.0f, axle.rightCollider.steerAngle, 0.0f) * Vector3.forward);
57            var rightCamberRotation = Quaternion.AngleAxis(-axle.camber, rightWheelForward);
58            
59            // WheelColliderによる回転の後でキャンバー回転を適用したいので、
60            // キャンバー回転を左側からかけた回転を求め、それをタイヤのモデルに適用する
61            axle.leftModel.SetPositionAndRotation(leftPosition, leftCamberRotation * leftRotation);
62            axle.rightModel.SetPositionAndRotation(rightPosition, rightCamberRotation * rightRotation);
63        }
64
65        this.rigidbody.AddRelativeForce(new Vector3(0.0f, this.downforce * Mathf.Abs(velocity.z), 0.0f));
66    }
67
68    [Serializable]
69    public struct Axle
70    {
71        public WheelCollider leftCollider;
72        public Transform leftModel;
73        public WheelCollider rightCollider;
74        public Transform rightModel;
75        [Range(-90.0f, 90.0f)] public float camber;
76        public bool motor;
77        public bool steering;
78    }
79}