Unity(3D)での、物理演算と相性のいいオブジェクト回転方法

Question

オブジェクトA(this)をオブジェクトB(target)と同じ角度になるように回転させる方法を模索しています。
具体的な条件は以下の通りです。

・指定したオブジェクトBと同じ角度になるようにオブジェクトAを回転させる
・オブジェクトAは滑らかに回転する(a.transform.rotation=b.transform.rotation とはしない)
・回転する途中、回転した後において、物理演算の影響(この表現であっているのかわかりませんが)を受ける。
そのため、回転中に壁などに引っかかった場合回転は止まる(もしくは回転の動きが変化する)

何通りかのスクリプトを書いてみましたが、全て回転がおかしくなりました。
調べてみた所、クォータニオンをオイラー角に変換している所が問題なようです。

クォータニオン型で角速度を与える方法、また他にも何か良い方法がございましたら、教えていただけると幸いです。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

//回転させるオブジェクト(A)にくっつける
public class f_quaternion_rotate : MonoBehaviour
{
    public GameObject follow_target;
    public float sokudo;

    public bool rotate_velo;  //trueに設定

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {

    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        Vector3 angle_velo;
        Quaternion angle;

        Quaternion this_Quat = this.transform.rotation;  ///aにあたる
        Quaternion target_Quat = follow_target.transform.rotation;  //bにあたる

        //thisは逆数にする
        this_Quat = Quaternion.Inverse(this_Quat);

        angle = Get_OuterProduct(this_Quat, target_Quat);

        angle_velo = angle.eulerAngles;
        {
            if (angle_velo.x > 180)
                angle_velo.x -= 360;
            if (angle_velo.y > 180)
                angle_velo.y -= 360;
            if (angle_velo.z > 180)
                angle_velo.z -= 360;
        }

        if(rotate_velo==true)
        {
            angle_velo = angle_velo / 180 * Mathf.PI;
            this.GetComponent<Rigidbody>().angularVelocity = angle_velo * 20f * sokudo * Time.deltaTime;
        }
        else
        {
            this.transform.Rotate(angle_velo);
        }

        Debug.Log("target: " + follow_target.transform.rotation + "\nthis: " + this.transform.rotation +
            "\nangle_velo: " + angle_velo);
    }


    Quaternion Get_OuterProduct(Quaternion a, Quaternion b) //クォータニオン型でabの外積を返す
    {
        Quaternion c;

        c.x = (a.w * b.x) + (a.x * b.w) + (a.y * b.z) - (a.z * b.y);
        c.y = (a.w * b.y) + (a.y * b.w) - (a.x * b.z) + (a.z * b.x);
        c.z = (a.w * b.z) + (a.z * b.w) + (a.x * b.y) - (a.y * b.x);
        c.w = (a.w * b.w) - (a.x * b.x) - (a.y * b.y) - (a.z * b.z);

        return c;
    }
}

Comments

[bboydaisuke]

Transform を回す = 物理挙動ではない、です。Transform を動かすのが物理挙動でないのと同じです。
物理挙動として回すには Rigidbody を使って Torque を操作します。

Answer 1

たぶんこんな感じじゃないかな...と思って下記のように変更してみましたが、いかがでしょうかね?

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

//回転させるオブジェクト(A)にくっつける
public class f_quaternion_rotate : MonoBehaviour
{
    public GameObject follow_target;
    public float sokudo;

    public bool rotate_velo;  //trueに設定

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {

    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        Vector3 angle_velo;
        Quaternion angle;

        Quaternion this_Quat = this.transform.rotation;  ///aにあたる
        Quaternion target_Quat = follow_target.transform.rotation;  //bにあたる

        //thisは逆数にする
        this_Quat = Quaternion.Inverse(this_Quat);

        // この「外積」とおっしゃるのはハミルトン積
        // （ https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%9B%E5%85%83%E6%95%B0#%E3%83%8F%E3%83%9F%E3%83%AB%E3%83%88%E3%83%B3%E7%A9%8D ）
        // と同等のものと考えていいでしょうか?
        // でしたら、わざわざメソッドを作らなくても...
        // angle = Get_OuterProduct(this_Quat, target_Quat);

        // これでいいんじゃないかと思います
        angle = this_Quat * target_Quat;

        angle_velo = angle.eulerAngles;
        {
            if (angle_velo.x > 180)
                angle_velo.x -= 360;
            if (angle_velo.y > 180)
                angle_velo.y -= 360;
            if (angle_velo.z > 180)
                angle_velo.z -= 360;
        }

        if(rotate_velo==true)
        {
            // そしてangularVelocityで回転させたい場合、まず
            // 自分自身の姿勢から相手の姿勢への相対回転を求めて...
            // （this_Quatはすでに逆回転になっていることを前提としています）
            Quaternion relativeRotation = target_Quat * this_Quat;

            // 軸と回転量はこうなりますので...
            // （ToAngleAxisを使ってもいいかと思います）
            Vector3 relativeRotationAxis = new Vector3(relativeRotation.x, relativeRotation.y, relativeRotation.z).normalized;
            float relativeRotationAngle = Mathf.Acos(Mathf.Clamp(relativeRotation.w, -1.0f, 1.0f)) * 2.0f;

            // 角速度はこうなるんじゃないでしょうか
            // なお、よっぽど特殊なケース（予期しないタイミングでRigidbodyが付け外しされる可能性がある...とか?）でなければ
            // 今回のコードのようにRigidbodyを毎フレームGetComponentで取得しなくても、たとえばStartで一度だけ取得して
            // キャッシュしておけば、いくらか効率化できるかと思います
            this.GetComponent<Rigidbody>().angularVelocity = relativeRotationAxis * (sokudo * relativeRotationAngle);
        }
        else
        {
            this.transform.Rotate(angle_velo);
        }

        Debug.Log("target: " + follow_target.transform.rotation + "\nthis: " + this.transform.rotation +
            "\nangle_velo: " + angle_velo);
    }


    Quaternion Get_OuterProduct(Quaternion a, Quaternion b) //クォータニオン型でabの外積を返す
    {
        Quaternion c;

        c.x = (a.w * b.x) + (a.x * b.w) + (a.y * b.z) - (a.z * b.y);
        c.y = (a.w * b.y) + (a.y * b.w) - (a.x * b.z) + (a.z * b.x);
        c.z = (a.w * b.z) + (a.z * b.w) + (a.x * b.y) - (a.y * b.x);
        c.w = (a.w * b.w) - (a.x * b.x) - (a.y * b.y) - (a.z * b.z);

        return c;
    }
}

おっしゃる通り、角速度の設定で回転させるのであれば障害物に引っかかることができるかと思います。

Comments

[unity_beginner_]

ありがとうございます。
追従して回転するオブジェクトの回転速度を調整し、他オブジェクトにめり込むこともなくなりました。
丁寧な解説までしていただき、ありがとうございました。