Unity Rigidbody实现爬坡功能

🎈 简介

人物移动功能的实现或许用到Character Controller组件或许用到Rigidbody刚体组件，前者可以直接实现在某些高地不平的地面上移动，而后者想要在具有一定角度的坡面上进行移动则需要通过代码实现。本篇内容介绍如何通过Rigidbody刚体组件实现人物爬坡功能；

🎈 实现原理

实现人物爬坡功能前，通过获取用户Horizontal和Vertical轴输入形成了一个移动方向Move Direction，该方向平行于地面，驱动Rigidbody沿该方向移动，代码如下：

//根据输入获取方向
protected Vector3 GetInputDirection()
{
    //前方
    Vector3 forward = Vector3.ProjectOnPlane(mainCamera.forward, Vector3.up).normalized;
    //右方
    Vector3 right = Vector3.ProjectOnPlane(mainCamera.right, Vector3.up).normalized;
    //输入值
    input = new Vector2(Input.GetAxis("Horizontal"), Input.GetAxis("Vertical"));
    //返回值
    return input.x * right + input.y * forward;
}

protected override void Update()
{
    base.Update();
    //计算当前的移动速度
    speed = walkThreshold + ((sprintThreshold - walkThreshold) * sprintFactor);
    //获取方向
    Vector3 direction = GetInputDirection();
    //驱动刚体
    rb.velocity += direction * speed * Time.deltaTime;
    //目标旋转值
    Quaternion targetRot = Quaternion.Euler(new Vector3(0f, Vector3.SignedAngle(transform.forward, direction, Vector3.up), 0f)) * transform.rotation;
    //插值方式进行旋转
    transform.rotation = Quaternion.Lerp(transform.rotation, targetRot, Time.deltaTime * rotateSpeed);
}

如下图所示，我们只需要在上述基础上，从脚底向下发射一条射线（红色线），射线检测碰撞的法线（黄色线）会与向量Vector3.Up形成一个角度a，角度a与坡度b（绿色线与蓝色线夹角）相等，因此求得角度a的值便知坡面的坡度。

得知坡度后，只需要根据坡度调整Rigidbody刚体的移动方向Move Direction即可。

🎈 实现代码

protected override void Update()
{
    base.Update();
    //计算当前的移动速度
    speed = walkThreshold + ((sprintThreshold - walkThreshold) * sprintFactor);
    //获取方向
    Vector3 direction = GetInputDirection();
    //判断是否在坡面上
    if (IsOnSlope(out Vector3 hitNormal))
    {
        direction = Vector3.ProjectOnPlane(direction, hitNormal).normalized;
    }
    //驱动刚体
    rb.velocity += direction * speed * Time.deltaTime;
    //目标旋转值
    Quaternion targetRot = Quaternion.Euler(new Vector3(0f, Vector3.SignedAngle(transform.forward, direction, Vector3.up), 0f)) * transform.rotation;
    //插值方式进行旋转
    transform.rotation = Quaternion.Lerp(transform.rotation, targetRot, Time.deltaTime * rotateSpeed);
}

//是否在斜坡上
private bool IsOnSlope(out Vector3 hitNormal)
{
    Ray ray = new Ray(transform.position + Vector3.up * .1f, Vector3.down);
    if (Physics.Raycast(ray, out RaycastHit slopeHit, 1f))
    {
        hitNormal = slopeHit.normal;
        float slopeAngle = Vector3.Angle(hitNormal, Vector3.up);
        if (slopeAngle < maxSlopeAngle)
        {
            return true;
        }
    }
    hitNormal = Vector3.zero;
    return false;
}

maxSlopeAngle用于限制人物可以爬坡的最大角度，当实际坡度大于该值时，人物不可以向上爬坡。