[Unity] Cubeを転がすスクリプト

Colorful Diceを作った時の話ですが、思ったようにCubeを転がすのって意外と難しいですね。

物理エンジンに任せればなんとかなると思って始めましたが、そんなに簡単じゃなかったというお話。

上記のように適当にPlaneとCubeを配置して、CubeにRigidbodyと下記のスクリプトをCube付与します。

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class move1 : MonoBehaviour {

	public float speed = 1;

	// Use this for initialization
	void Start () {
	
	}
	
	// Update is called once per frame
	void Update () {

		if (Input.GetAxisRaw ("Horizontal") != 0) {
			GetComponent<Rigidbody> ().angularVelocity = Vector3.right * Input.GetAxisRaw ("Horizontal") * speed;

		} else if (Input.GetAxisRaw ("Vertical") != 0) {
			GetComponent<Rigidbody> ().angularVelocity = Vector3.forward * -Input.GetAxisRaw ("Vertical") * speed;

		}
	}

}

これだけで、下記のようにヌルっとCubeが横に回転して移動してくれます。

ただ、移動した後の座標がちょっとキリのいい値からずれます。

今回だと、

Position: (0, 0.5, 1)

Rotation: (90, 0, 0)

となって欲しかったわけです。これは、回転時の床との摩擦だったり、回転が終わるときにはねたりする挙動が影響してるんだと思います。さらにスクリプトリファレンスによるとそもそもangularVelocityを直接セットするのは良くないみたいですね。非現実的な挙動につながるから。たしかに、止まってる車が次の瞬間に時速100kmになってるなんてこと現実にはないですからね。addTorqueという関数もあるようですが、多分結果は同じでしょう。わずかなズレですが、何度も移動しているとこれが馬鹿にならなくなってきます。さらに回転速度を早くすると更にズレが大きくなりますし、早過ぎると飛び上がります（これはこれで結構面白い: 下記動画）。

というわけで、結局物理エンジン任せじゃなくて、Script書いてpositionとrotationを制御することにしました。位置と回転は簡単な数学ですね。

上図を元にしたスクリプト例が下記。

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class move2 : MonoBehaviour {

	public float rotationPeriod = 0.3f;		// 隣に移動するのにかかる時間
	public float sideLength = 1f;			// Cubeの辺の長さ

	bool isRotate = false;					// Cubeが回転中かどうかを検出するフラグ
	float directionX = 0;					// 回転方向フラグ
	float directionZ = 0;					// 回転方向フラグ

	Vector3 startPos;						// 回転前のCubeの位置
	float rotationTime = 0;					// 回転中の時間経過
	float radius;							// 重心の軌道半径
	Quaternion fromRotation;				// 回転前のCubeのクォータニオン
	Quaternion toRotation;					// 回転後のCubeのクォータニオン

	// Use this for initialization
	void Start () {

		// 重心の回転軌道半径を計算
		radius = sideLength * Mathf.Sqrt (2f) / 2f;

	}

	// Update is called once per frame
	void Update () {

		float x = 0;
		float y = 0;
		
		// キー入力を拾う。
		x = Input.GetAxisRaw ("Horizontal");
		if (x == 0) {
			y = Input.GetAxisRaw ("Vertical");
		}


		// キー入力がある　かつ　Cubeが回転中でない場合、Cubeを回転する。
		if ((x != 0 || y != 0) && !isRotate) {
			directionX = y;																// 回転方向セット (x,yどちらかは必ず0)
			directionZ = x;																// 回転方向セット (x,yどちらかは必ず0)
			startPos = transform.position;												// 回転前の座標を保持
			fromRotation = transform.rotation;											// 回転前のクォータニオンを保持
			transform.Rotate (directionZ * 90, 0, directionX * 90, Space.World);		// 回転方向に90度回転させる
			toRotation = transform.rotation;											// 回転後のクォータニオンを保持
			transform.rotation = fromRotation;											// CubeのRotationを回転前に戻す。（transformのシャローコピーとかできないんだろうか…。）
			rotationTime = 0;															// 回転中の経過時間を0に。
			isRotate = true;															// 回転中フラグをたてる。
		}
	}

	void FixedUpdate() {

		if (isRotate) {

			rotationTime += Time.fixedDeltaTime;									// 経過時間を増やす
			float ratio = Mathf.Lerp(0, 1, rotationTime / rotationPeriod);			// 回転の時間に対する今の経過時間の割合

			// 移動
			float thetaRad = Mathf.Lerp(0, Mathf.PI / 2f, ratio);					// 回転角をラジアンで。
			float distanceX = -directionX * radius * (Mathf.Cos (45f * Mathf.Deg2Rad) - Mathf.Cos (45f * Mathf.Deg2Rad + thetaRad));		// X軸の移動距離。 -の符号はキーと移動の向きを合わせるため。
			float distanceY = radius * (Mathf.Sin(45f * Mathf.Deg2Rad + thetaRad) - Mathf.Sin (45f * Mathf.Deg2Rad));						// Y軸の移動距離
			float distanceZ = directionZ * radius * (Mathf.Cos (45f * Mathf.Deg2Rad) - Mathf.Cos (45f * Mathf.Deg2Rad + thetaRad));			// Z軸の移動距離
			transform.position = new Vector3(startPos.x + distanceX, startPos.y + distanceY, startPos.z + distanceZ);						// 現在の位置をセット

			// 回転
			transform.rotation = Quaternion.Lerp(fromRotation, toRotation, ratio);		// Quaternion.Lerpで現在の回転角をセット（なんて便利な関数）

			// 移動・回転終了時に各パラメータを初期化。isRotateフラグを下ろす。
			if (ratio == 1) {
				isRotate = false;
				directionX = 0;
				directionZ = 0;
				rotationTime = 0;
			}
		}
	}
}

CubeのBoxColliderのIsTriggerにチェックを入れて、RigidbodyのUseGravityのチェックを外しておきます。これで下記のようにコロコロと転がります。

思うようにcubeを転がすのも案外むずかしいものですね。

（2016.9.13追記）

立方体だけじゃなく直方体でも転がるようにして欲しいというご要望があったので、改良してみました。改良したスクリプトは以下の記事に掲載しています。

piromayo.xyz

 

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http://piromayo.xyz/2016/09/13/unity-直方体を転がすスクリプト/