unity wheel collider

本文主要介绍 Unity 中的 Wheel Collider（车轮碰撞器），接下来我们将重点讲解 Wheel Collider 的属性和详细信息。

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车轮碰撞器概述

车轮碰撞器是一种特殊的地面车辆碰撞器，它内置了碰撞检测功能、车轮物理引擎以及基于滑移的轮胎摩擦模型。虽然它也可用于其他对象，但专门为有轮子的车辆设计。

属性与详细信息

车轮的碰撞检测

车轮碰撞器通过自身 Y 轴的中心向下投射一条射线来进行碰撞检测。车轮有一个半径，并且可相对于悬挂距离向下延伸。车轮可从脚本使用不同的属性进行控制，如动力力矩、制动力矩和转向角。如需查看更多信息，请参见车轮碰撞器脚本参考。

摩擦力计算

车轮碰撞器从物理引擎静止状态开始分开计算摩擦力，采用基于滑动摩擦力的模型。这种方式能使车辆表现更真实，但也会导致车轮碰撞器忽略标准的物理学材质设置。

车轮碰撞器设置

不要通过旋转或滚动 WheelCollider 物体来控制轿车，附加 WheelCollider 的物体应始终相对于轿车自身保持固定。不过，你可能希望旋转或滚动图形轮，最佳做法是分别设置物体的碰撞器和可见的车轮，即让车轮碰撞器与可见的车轮模型分开。

碰撞器几何结构

由于车辆可能达到较高速度，创建合理的碰撞几何结构非常重要。具体而言，赛道的碰撞网格（collision mesh）不应有小的凹凸不平，通常赛道的碰撞网格和可见网格分开制作。在弯道设计时，需要注意由于离心力的影响，弯道外侧应比内侧高一些，这样能使车辆更容易转弯。一般来说，可见几何模型（左）比碰撞几何模型（右）复杂得多。

车轮的摩擦力曲线

轮胎摩擦力由车轮摩擦力曲线描述，车轮在向前方向（滚动方向）和侧面方向分别有单独的曲线。在这两个方向上，首先要确定轮胎的滑动程度（基于轮胎橡胶和路面之间的不同速度），然后使用滑动值（slip 值）来找出施加到接触点的轮胎力。

该曲线以轮胎滑移作为输入，输出一个力，近似由两段曲线构成。第一段从(0, 0)到(extremumSlip, extremumValue)再到(asymptoteSlip, asymptoteValue)，在此处曲线的切线再次为零。

车轮模型可分解为横向（侧面）和纵向（滚动方向），对于每个方向，都有一条曲线显示车轮和地面间的滑度与所形成的力度之间的关联，其形状与下图中的曲线相似。

真实的轮胎属性是，较慢的滑动会获得较高的力，因为橡胶通过拉伸补偿滑动；而当滑动程度变高时，力会减小，因为轮胎开始滑动或旋转，所以轮胎摩擦力曲线具有上述形状。

在横向上，滑角（Slip Angle）作为输入；在纵向上，滑率（Slip Ratio）作为输入。指定这些曲线的方式是提供示意图中“Extremum（极值）”和“Asymtote（渐近线）”两点的坐标。“Extremum（极值）”指的是最大外力的点位，“Asymtote（渐近线）”点位提供了无限滑动时的输出值。每个点位处的切线均视为平滑，然后在它们之间放置一个立体样条，从而确定曲线的最终形状。

提示

• 若赛车能达到很高的速度，你可能需要在时间管理器上减少物理时间步长，以获得更稳定的赛车物理效果。
• 为防止汽车轻易翻车，可以通过脚本降低其刚体的质量中心，并根据车辆的速度施加“下压”的力。