【Unity3D赛车游戏】【七】如何在Unity中为汽车添加自动变速箱自动换挡？

在这里插入图片描述

👨‍💻个人主页：@元宇宙-秩沅

👨‍💻 hallo 欢迎点赞👍 收藏⭐ 留言📝 加关注✅!

👨‍💻 本文由秩沅原创

👨‍💻 收录于专栏：Unity游戏demo

⭐🅰️Unity3D赛车游戏⭐

文章目录

- ⭐🅰️Unity3D赛车游戏⭐
- ⭐前言⭐
- - ⭐常见问题⭐
- 🎶（==A==）车辆模型——自动变速箱的添加
- - - 😶‍🌫️ 变档显示
    - 😶‍🌫️ 自动换挡
    - 😶‍🌫️ 倒车的问题
    - 😶‍🌫️ 解决空中也换挡的问题
- 🎶（==B==）脚本记录
- - - 😶‍🌫️CarMoveControl
    - 😶‍🌫️InputManager
    - 😶‍🌫️CameraContorl
    - 😶‍🌫️UIContorl

⭐前言⭐

–
😶‍🌫️版本: Unity2021
😶‍🌫️适合人群：Unity初学者
😶‍🌫️学习目标：3D赛车游戏的基础制作
😶‍🌫️技能掌握：

⭐常见问题⭐

🎶（A）车辆模型——自动变速箱的添加

😶‍🌫️ 变档显示

在这里插入图片描述

    //速度转文本字符
        Km_H.text  = control.Km_H.ToString();

        //挡位转文本字符
        gearsNum.text = control.gerrsNurrentNum + 1 .ToString();

在这里插入图片描述

😶‍🌫️ 自动换挡

不仅仅是发动机牵引着汽车去运动。是发动机跟轮胎一起控制汽车去前进,我们前面没有添加发动机,就是靠轮胎的扭矩力去控制汽车的前进

在这里插入图片描述

怎么来理解自动档位变速箱呢？当发动机。每个档位的发动机。它超过八千转的时候就要换挡了。所以当我们现在设置发动机的最大转是八千，最小转是五千，超过八千转我们就自动加档。小于了五千转，我们就自动减档。——这个最大转和最小转是模拟跑车的。

当然，判断换挡的依据不仅仅是靠超过最大的这个发动机的最大转，连同每个档位设置的那个限速作为一起判断依据。如下图所示，每个档位的限速如果超过了这个限速，并且超过了最大转速，我们就换挡。

在这里插入图片描述

我们用代码来实现这个功能


 //换挡管理
  //换挡管理
    public void shifterGearsChange()
    {
        switch (nowGearsType)
        {
            //档位类型是手动档的时候
            case EChooseGreas.handMovement:

                if (InputManager.InputManagerment.addGears) //如果按下E键,加挡
                {
                    if (gerrsNurrentNum < gears.Length - 1)

                        gerrsNurrentNum++;
                }
                if (InputManager.InputManagerment.lowGears) //如果按下Q键，减档
                {
                    if (gerrsNurrentNum > 0)

                        gerrsNurrentNum--;
                }
                break;

            //档位类型是自动档的时候handMovement
            case EChooseGreas.aotomutic:

                //如果车子不在地面不会自动换档

                if (!IsGrounp()) return;

                //当发动机转速大于最高转速 并且 速度也超过了相应挡位的限速 ，数组不越界 并且不是倒车 就加档

                if (engineRPM > maxRPM && Km_H >= gearSpeed[gerrsNurrentNum] && gerrsNurrentNum < gears.Length - 1 && !BackCar())
                    gerrsNurrentNum++;

                //当发动机小于最小转时 减档 （此时未加判断是因为就是要 更好的减速）

                if (engineRPM < minRPM && gerrsNurrentNum > 0)
                    gerrsNurrentNum--;
                break;

            default:
                break;
        }

😶‍🌫️ 倒车的问题

在这里插入图片描述

此时并不是我们按下S键就代表倒车了，而是当整个车子它的速度向后面，也就是说整个车辆它向后移动的时候才叫到车。所以我们的判断依据不仅仅是根据按了S键才倒车。并且倒车的时候，我们的仪表盘上面会显示出一个R的一个倒车的表示字母。

CarMoveContorl
UIContorl

😶‍🌫️ 解决空中也换挡的问题

在这里插入图片描述

当车飞到空中的时候也存在我们自动换挡的情况。所以我们要避免这个情况。就要加一个地面判断。
在这里插入图片描述

 //是否接触地面判断
    public bool IsGrounp()
    {
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            //如果车轮不在地面就返回fasle
            if (wheels[i].isGrounded == false)
                return false;
        }
        return true;
    }

🎶（B）脚本记录

在这里插入图片描述

😶‍🌫️CarMoveControl

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
//-------------------------------------
//—————————————————————————————————————
//___________项目:       ______________
//___________功能：  车轮的运动
//___________创建者：_______秩沅________
//_____________________________________
//-------------------------------------

//驱动模式的选择
internal  enum EDriveType
{
    frontDrive,   //前轮驱动
    backDrive,    //后轮驱动
    allDrive      //四驱
}

//自动挡手动挡的选择
internal  enum EChooseGreas
{
    aotomutic,    //自动挡
    handMovement  //手动档
}

public class CarMoveControl : MonoBehaviour
{

    //-------------------------------------------
    [Header("----------轮碰撞器特征-------------")]
    //四个轮子的碰撞器
    public WheelCollider[] wheels;

    [SerializeField]
    //网格的获取
    private GameObject[] wheelMesh;

    //四个轮胎扭矩力的大小
    public float f_right;
    public float f_left;
    public float b_right;
    public float b_left;

    //车轮打滑参数识别
    public float[] slip;

    //初始化三维向量和四元数
    private Vector3 wheelPosition = Vector3.zero;
    private Quaternion wheelRotation = Quaternion.identity;

    //-------------------------------------------

    //驱动模式选择 _默认前驱
    [SerializeField]
    private EDriveType DriveType = EDriveType.frontDrive;

    [Header("----------车辆属性特征-------------")]
    //车刚体
    public Rigidbody rigidbody;
    //轮半径
    public float radius = 0.25f;
    //扭矩力度
    public float motorflaot = 8000f;
    //刹车力
    public float brakVualue = 800000f;
    //速度：每小时多少公里
    public int Km_H;

    //加速的速度增量
    public float shiftSpeed = 4000;
    //下压力
    public float downForceValue = 1000f;
    //质心
    public Vector3 CenterMass;

    [Header("----------发动机属性特征-------------")]

    //发动机马力与转速曲线
    public AnimationCurve enginePowerCurve;
    //车轮的RPM平均转速
    public float wheelsRPM;
    //发动机转速
    public float engineRPM;
    //汽车齿轮比（挡位）
    public float[] gears;

    //默认为自动挡
    [SerializeField]
    private EChooseGreas nowGearsType = EChooseGreas.aotomutic;
    //当前的挡位
    public int gerrsNurrentNum = 0;
    //发动机的最大转,和最小转
    public float maxRPM = 8000f, minRPM = 5000f;
    //每个挡位的限速
    public float[] gearSpeed;
    //差速比
    public float diffrirentialRation;
    //离合器
    private float clutch;
    //平滑时间参数
    private float smoothTime = 0.09f;

    //一些属性的初始化
    private void Start()
    {
        //刚体初始化
        rigidbody = GetComponent<Rigidbody>();
        //轮胎平滑参数数组初始化
        slip = new float[4];


    }

    private void FixedUpdate()
    {
        VerticalAttribute();//车辆物理属性管理

        WheelsAnimation(); //车轮动画

        CarEnginePower(); //汽车发动机



        HorizontalContolr(); //转向管理

        HandbrakControl(); //手刹管理

        ShiftSpeed();//加速相关


    }

    //车辆物理属性相关
    public void VerticalAttribute()
    {
        //---------------速度实时---------------
        //1m/s = 3.6km/h
        Km_H = (int)(rigidbody.velocity.magnitude * 3.6);
        Km_H = Mathf.Clamp(Km_H, 0, 200);   //油门速度为 0 到 200 Km/H之间

        //--------------扭矩力实时---------------
        //显示每个轮胎的扭矩
        f_right = wheels[0].motorTorque;
        f_left = wheels[1].motorTorque;
        b_right = wheels[2].motorTorque;
        b_left = wheels[3].motorTorque;

        //-------------下压力添加-----------------

        //速度越大，下压力越大，抓地更强
        rigidbody.AddForce(-transform.up * downForceValue * rigidbody.velocity.magnitude);

        //-------------质量中心同步----------------

        //质量中心越贴下，越不容易翻
        rigidbody.centerOfMass = CenterMass;
    }

    //垂直轴方向运动管理（驱动管理）
    public void VerticalContorl()
    {

        switch (DriveType)
        {
            case EDriveType.frontDrive:
                //选择前驱
                if (InputManager.InputManagerment.vertical != 0) //当按下WS键时生效
                {
                    for (int i = 0; i < wheels.Length - 2; i++)
                    {
                        //扭矩力度
                        wheels[i].motorTorque = InputManager.InputManagerment.vertical * (motorflaot / 2); //扭矩马力归半
                    }
                }
                else
                {
                    for (int i = 0; i < wheels.Length - 2; i++)
                    {
                        //扭矩力度
                        wheels[i].motorTorque = 0;
                    }
                }
                break;
            case EDriveType.backDrive:
                //选择后驱
                if (InputManager.InputManagerment.vertical != 0) //当按下WS键时生效
                {
                    for (int i = 2; i < wheels.Length; i++)
                    {
                        //扭矩力度
                        wheels[i].motorTorque = InputManager.InputManagerment.vertical * (motorflaot / 2); //扭矩马力归半
                    }
                }
                else
                {
                    for (int i = 2; i < wheels.Length; i++)
                    {
                        //扭矩力度
                        wheels[i].motorTorque = 0;
                    }
                }
                break;
            case EDriveType.allDrive:
                //选择四驱
                if (InputManager.InputManagerment.vertical != 0) //当按下WS键时生效
                {
                    for (int i = 0; i < wheels.Length; i++)
                    {
                        //扭矩力度
                        wheels[i].motorTorque = InputManager.InputManagerment.vertical * (motorflaot / 4); //扭矩马力/4
                    }
                }
                else
                {
                    for (int i = 0; i < wheels.Length; i++)
                    {
                        //扭矩力度
                        wheels[i].motorTorque = 0;
                    }
                }
                break;
            default:
                break;
        }

    }

    //水平轴方向运动管理（转向管理）
    public void HorizontalContolr()
    {


        if (InputManager.InputManagerment.horizontal > 0)
        {
            //后轮距尺寸设置为1.5f ，轴距设置为2.55f ，radius 默认为6，radius 越大旋转的角度看起来越小
            wheels[0].steerAngle = Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan(2.55f / (radius + (1.5f / 2))) * InputManager.InputManagerment.horizontal;
            wheels[1].steerAngle = Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan(2.55f / (radius - (1.5f / 2))) * InputManager.InputManagerment.horizontal;
        }
        else if (InputManager.InputManagerment.horizontal < 0)
        {
            wheels[0].steerAngle = Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan(2.55f / (radius - (1.5f / 2))) * InputManager.InputManagerment.horizontal;
            wheels[1].steerAngle = Mathf.Rad2Deg * Mathf.Atan(2.55f / (radius + (1.5f / 2))) * InputManager.InputManagerment.horizontal;

        }
        else
        {
            wheels[0].steerAngle = 0;
            wheels[1].steerAngle = 0;
        }

    }

    //手刹管理
    public void HandbrakControl()
    {
        if (InputManager.InputManagerment.handbanl)
        {
            //后轮刹车
            wheels[2].brakeTorque = brakVualue;
            wheels[3].brakeTorque = brakVualue;
        }
        else
        {
            wheels[2].brakeTorque = 0;
            wheels[3].brakeTorque = 0;
        }

        //------------刹车效果平滑度显示------------

        for (int i = 0; i < slip.Length; i++)
        {
            WheelHit wheelhit;

            wheels[i].GetGroundHit(out wheelhit);

            slip[i] = wheelhit.forwardSlip; //轮胎在滚动方向上打滑。加速滑移为负，制动滑为正
        }


    }


    //车轮动画相关
    public void WheelsAnimation()
    {
        for (int i = 0; i < wheels.Length; i++)
        {
            //获取当前空间的车轮位置 和 角度
            wheels[i].GetWorldPose(out wheelPosition, out wheelRotation);

            //赋值给
            wheelMesh[i].transform.position = wheelPosition;

            wheelMesh[i].transform.rotation = wheelRotation * Quaternion.AngleAxis(90, Vector3.forward);

        }

    }

    //加速以及动画相关
    public void ShiftSpeed()
    {
        //按下shift加速键时
        if (InputManager.InputManagerment.shiftSpeed)
        {
            //向前增加一个力
            rigidbody.AddForce(-transform.forward * shiftSpeed);
        }
        else
        {
            rigidbody.AddForce(transform.forward * 0);
        }

    }

    //汽车引擎发动机相关
    public void CarEnginePower()
    {
        WheelRPM();//将轮轴的转速获取

        // 扭矩力（发动机功率） =  功率=扭矩*转速*n

        motorflaot = -enginePowerCurve.Evaluate(engineRPM) * gears[gerrsNurrentNum];
        float velocity = 0.0f;

        //发动机的转速 与 车轮转速 和 挡位比率 成比例

        engineRPM = Mathf.SmoothDamp(engineRPM, 1000 + Mathf.Abs(wheelsRPM) * 3.6f * (gears[gerrsNurrentNum]), ref velocity, smoothTime);
        print(engineRPM);

        VerticalContorl();    //驱动管理

        shifterGearsChange(); //换挡管理
    }

    //获得车轮的转速
    public void WheelRPM()
    {
        float sum = 0;
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            sum += wheels[i].rpm;
        }
        //四个车轮轮轴的平均转速
        wheelsRPM = sum / 4;
    }

    //换挡管理
    public void shifterGearsChange()
    {
        switch (nowGearsType)
        {
            //档位类型是手动档的时候
            case EChooseGreas.handMovement:

                if (InputManager.InputManagerment.addGears) //如果按下E键,加挡
                {
                    if (gerrsNurrentNum < gears.Length - 1)

                        gerrsNurrentNum++;
                }
                if (InputManager.InputManagerment.lowGears) //如果按下Q键，减档
                {
                    if (gerrsNurrentNum > 0)

                        gerrsNurrentNum--;
                }
                break;

            //档位类型是自动档的时候handMovement
            case EChooseGreas.aotomutic:

                //如果车子不在地面不会自动换档

                if (!IsGrounp()) return;

                //当发动机转速大于最高转速 并且 速度也超过了相应挡位的限速 ，数组不越界 并且不是倒车 就加档

                if (engineRPM > maxRPM && Km_H >= gearSpeed[gerrsNurrentNum] && gerrsNurrentNum < gears.Length - 1 && !BackCar())
                    gerrsNurrentNum++;

                //当发动机小于最小转时 减档 （此时未加判断是因为就是要 更好的减速）

                if (engineRPM < minRPM && gerrsNurrentNum > 0)
                    gerrsNurrentNum--;
                break;

            default:
                break;
        }


    }

    //倒车判断
    public bool BackCar()
    {
        //当车轮的转速小于0 则代表倒车
        if (wheelsRPM > 1) return true;
        else return false;
    }

    //是否接触地面判断
    public bool IsGrounp()
    {
        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            //如果车轮不在地面就返回fasle
            if (wheels[i].isGrounded == false)
                return false;
        }
        return true;
    }
}

😶‍🌫️InputManager

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
//-------------------------------------
//—————————————————————————————————————
//___________项目:       ______________
//___________功能： 输入控制管理器
//___________创建者：秩沅_______________
//_____________________________________
//-------------------------------------
public class InputManager : MonoBehaviour
{
    //单例模式管理
    static private InputManager inputManagerment;
    static public InputManager InputManagerment => inputManagerment;

    public float horizontal;  //水平方向动力值
    public float vertical;    //垂直方向动力值
    public bool  handbanl;    //手刹动力值
    public bool shiftSpeed;   //加速shift键
    //public float clutch;    //离合器
    public bool addGears;     //升档
    public bool lowGears;     //降档



    void Awake()
    {
        inputManagerment = this;
    }

    void FixedUpdate()
    {
        //与Unity中输入管理器的值相互对应

        horizontal = Input.GetAxis("Horizontal");
          vertical = Input.GetAxis("Vertical");
          handbanl = Input.GetAxis("Jump")!= 0 ? true :false ; //按下空格键时就是1，否则为0
        shiftSpeed = Input.GetKey(KeyCode.LeftShift) ? true : false;
        //clutch   = Input.GetKey(KeyCode.LeftShift) ? 0 : Mathf.Lerp(clutch ,1,Time .deltaTime);
        addGears   = Input.GetKeyDown(KeyCode.E ) ? true : false;
        lowGears   = Input.GetKeyDown(KeyCode.Q ) ? true : false;

    }
}

😶‍🌫️CameraContorl

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
//-------------------------------------
//—————————————————————————————————————
//___________项目:       ______________
//___________功能： 相机的管理
//___________创建者：秩沅_______________
//_____________________________________
//-------------------------------------
public class CameraContorl : MonoBehaviour
{
    //目标物体
    public Transform target;
    private CarMoveControl Control;
    public float  speed;

    [Header("----------相机基础属性-------------")]
    //鼠标滑轮的速度
    public float ScrollSpeed = 45f;

 
    public  float Ydictance = 0f;
    private float  Ymin = 0f;
    private float  Ymax  = 4f;


    public   float Zdictance = 4f;
    private float Zmin = 4f;
    private float Zmax = 15f;

    //相机看向的角度 和最終位置
    public float angle = -25 ;
    private Vector3 lastPosition;
    private Vector3 lookPosition;

    [Header("----------加速时相机属性-------------")]
    //加速时的跟随力度
    [Range(1, 5)]
    public float shiftOff;

    //目标视野 （让其显示可见）
    [SerializeField ]
    private float addFov;

    //当前视野
    private float startView;

    public float off = 20;

    //为一些属性初始化
    private void Start()
    {
        startView = Camera.main.fieldOfView; //将相机的开始属性赋入
        addFov = 30;
    }

    void LateUpdate()
    {
        FllowEffect(); //相机属性显示

        CameraAtrribute(); //相机跟随功能

        FOXChange();  //加速时相机视野的变化
    }

    //相机属性显示
    public void CameraAtrribute()
    {
        //实时速度
        Control = target.GetComponent<CarMoveControl>();

        speed = Mathf .Lerp (speed , Control.Km_H / 4 ,Time.deltaTime ) ;

        speed = Mathf.Clamp(speed, 0, 55);   //对应最大200公里每小时

    }

    //相机跟随功能
    public void FllowEffect()  
    {
        //Z轴和Y轴的距离和鼠标滑轮联系

        Ydictance += Input.GetAxis("Mouse ScrollWheel") * ScrollSpeed * Time.deltaTime;//平滑效果
        Zdictance += Input.GetAxis("Mouse ScrollWheel") * ScrollSpeed * Time.deltaTime*2;

        //設置Y軸和x轴的滚轮滑动范围 
        Ydictance = Mathf.Clamp(Ydictance, Ymin, Ymax);
        Zdictance = Mathf.Clamp(Zdictance, Zmin, Zmax);

        //确定好角度，四元数 * 三维向量 = 三维向量 和最终位置
        lookPosition = Quaternion.AngleAxis(angle, target.right) * -target.forward;

        lastPosition = target.position + Vector3.up * Ydictance - lookPosition * Zdictance;

        差值更新位置,速度越快镜头跟随越快，速度越慢镜头跟随越慢
        transform.position = lastPosition;    

        //更新角度
        transform.rotation = Quaternion.LookRotation(lookPosition);
    }

    //加速时相机视野的变化
    public void FOXChange()
    {
        if(Input.GetKey(KeyCode.LeftShift) ) //按下坐标shift键生效
        {
            Camera.main.fieldOfView = Mathf.Lerp(Camera.main.fieldOfView , startView + addFov ,Time .deltaTime * shiftOff );
        }
        else
        {
            Camera.main.fieldOfView = Mathf.Lerp(Camera.main.fieldOfView, startView, Time.deltaTime * shiftOff);
        }

    }

}

😶‍🌫️UIContorl

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;
//-------------------------------------
//—————————————————————————————————————
//___________项目:       ______________
//___________功能：  UI相关的脚本管理
//___________创建者：_______秩沅________
//_____________________________________
//-------------------------------------
public class UIContorl : MonoBehaviour
{

    //------------------仪表盘----------------

    //速度指针开始角度和最终角度
    private float startAngel = 215, ednAngel = -35;

    //速度指针偏差角度
    private float offAngel;

    //获取速度的对象
    public CarMoveControl control;

    //速度指针组件
    public Transform node;

    //KM/H显示
    public Text Km_H;
    //挡位显示
    public Text gearsNum;
    //----------------------------------------

    void Update()
    {
        //偏差角度 = 每度（速度）旋转的角度 * 速度
        offAngel = (startAngel - ednAngel) / 180 * control.Km_H;
        //offAngel = (startAngel - ednAngel)  * control.engineRPM /10000;

        //仪表盘的管理，与速度同步
        node.eulerAngles = new Vector3 (0, 0, startAngel -offAngel);

        //速度转文本字符
        Km_H.text  = control.Km_H.ToString();

        
        //如果是倒车的情况 ,变成 红色的 R
        if(control.BackCar())
        {
            gearsNum.text = "R";
            gearsNum.color = Color.red;
        }
        else
        {
            //挡位转文本字符 ,绿色
            gearsNum.text = (control.gerrsNurrentNum + 1).ToString();
            gearsNum.color = Color.green;

        }

    }
}