unity3d - 统一。关节角度限制是什么意思？

Question

我需要限制 ConfigurableJoint 的目标旋转以避免关节变形或破坏。

为了了解角度限制的工作原理，我做了一个实验。

1. 在场景中放置一个人形模型。
2. 为骨骼添加ConfigurableJoint；

3. 添加脚本以通过欧拉角控制 targetRotation 属性。

   using UnityEngine;
   
   public class TestLimits : MonoBehaviour
   {
       [Range(-120, 120)]
       public float x;
       [Range(-120, 120)]
       public float y;
       [Range(-120, 120)]
       public float z;
       public Vector3 currentTorque; // to indicate limits
   
       private ConfigurableJoint j;
   
       void Start()
       {
           j = GetComponent<ConfigurableJoint>();
       }
   
       void Update()
       {
           j.targetRotation = Quaternion.Euler(x, y, z);
           currentTorque = j.currentTorque;
       }
   }
   

改变 targetRotation 我们可以看到关节运动的限制。

正如预期的那样，当角度达到极限值时会观察到限制。但不总是。它仅在其他两个角度等于零时发生。例如，如果 x = 91 和 y = 89，观察到 z-limits 的变化方向增加。

这是什么意思？如何限制目标旋转？

Answer 1

我在 Phisx 中找到了答案 documentation.

The spherical joint supports a cone limit, which constrains the angle between the X-axes of the two constraint frames. Actor1's X-axis is constrained by a limit cone whose axis is the x-axis of actor0's constraint frame. The allowed limit values are the maximum rotation around the y- and z- axes of that frame. Different values for the y- and z- axes may be specified, in which case the limit takes the form of an elliptical angular cone.

1. y 轴和 z 轴都是 Actor0 的轴。所以不能用欧拉角。
2. 极限是椭圆角锥。所以 y 和 z 角受不等式约束 y²/a² + z²/b² < 1 . 这里 a 和 b 是极限。
3. 然后看来角锥体围绕扭曲轴相对于 actor0 旋转。

此函数将旋转限制在关节限制范围内。

private Quaternion targetRotation(ConfigurableJoint j, float x, float y, float z)
{
    // twist
    float angle = x;
    Vector3 axis = Vector3.right;

    if (angle > j.highAngularXLimit.limit)
        angle = j.highAngularXLimit.limit;
    if (angle < j.lowAngularXLimit.limit)
        angle = j.lowAngularXLimit.limit;
    Quaternion twist = Quaternion.AngleAxis(angle, axis);

    // swing
    angle = Mathf.Sqrt(y * y + z * z);
    axis = new Vector3(0, y, z);

    Vector3 t = twist * axis;
    float a = t.y / j.angularYLimit.limit;
    float b = t.z / j.angularZLimit.limit;
    float l = a * a + b * b;
    if (l > 1)
        angle = angle / Mathf.Sqrt(l);

    Quaternion swing = Quaternion.AngleAxis(angle, axis);

    return twist * swing;
}