Tutoriel sur le retour de force de base

Dans ce tutoriel, nous allons créer une simulation tactile de base intégrant à la fois la rigidité et l'amortissement, afin de reproduire les propriétés physiques liées au contact avec des objets statiques, tels que des sphères. À l'issue de ce tutoriel, vous disposerez d'une simulation capable de détecter la présence d'une sphère et d'ajuster les caractéristiques de rigidité et d'amortissement en fonction des différentes sensations tactiles.

Introduction

L'objectif principal de ce tutoriel est de développer une fonction permettant de calculer les forces générées par le contactavec une sphère présentant à la fois une rigidité et un amortissement. Dans ce contexte, la rigidité agit comme un ressort : plus la sphère est comprimée, plus la force générée est importante. Quant à l'amortissement, il représente la résistance au mouvement de l'objet : plus celui-ci se déplace rapidement, plus la résistance est importante.

Mise en place de la scène

Guide d'initiationConfigurez le Haptic Rig comme expliqué ci-dessus. À ce moment-là,Origine haptique la position, la rotation et la mise à l'échelle sont respectivement (0, 0, 0),(1, 1, 1) Veuillez vous assurer que ce paramètre est bien défini.

Ensuite, présentant les propriétés suivantes : Sphere Créez une sphère portant ce nom.

• Poste : (0, 0, -0.1)(à environ 10 cm à l'avant de l'appareil)
• Échelle : (0.2, 0.2, 0.2)(équivalent à une sphère de 20 cm de diamètre)

Script de rétroaction de force

Sphère Sur le GameObject,SphereForceFeedback.cs Ajoutez un nouveau script C# portant ce nom. Ce script calcule la force exercée sur le curseur « Inverse3 » lors d'un contact avec une sphère, en tenant compte à la fois de la rigidité et de l'amortissement. Initialisez le script à l'aide des propriétés suivantes :

[SerializeField]
private Inverse3 inverse3;

[Range(0, 800)]
public float stiffness = 300f;
[Range(0, 3)]
public float damping = 1f;

private Vector3 _ballPosition;
private float _ballRadius;
private float _cursorRadius;

Le calcul des forces ne doit être effectué que lorsque le curseur pénètre dans la sphère. Cela permet de reproduire la sensation de toucher un objet physique doté d'une rigidité et d'un amortissement définis. ForceCalculation C'est cette méthode qui s'en charge, en tenant compte à la fois de la position et de la vitesse du curseur :

private Vector3 ForceCalculation(Vector3 cursorPosition, Vector3 cursorVelocity, float cursorRadius,
    Vector3 otherPosition, float otherRadius)
{
    var force = Vector3.zero;

    var distanceVector = cursorPosition - otherPosition;
    var distance = distanceVector.magnitude;
    var penetration = otherRadius + cursorRadius - distance;

    if (penetration > 0)
    {
        // Normalize the distance vector to get the direction of the force
        var normal = distanceVector.normalized;

        // Calculate the force based on penetration
        force = normal * penetration * stiffness;

        // Apply damping based on the cursor velocity
        force -= cursorVelocity * damping;
    }

    return force;
}

private void OnDeviceStateChanged(object sender, Inverse3EventArgs args)
{
    var inverse3 = args.DeviceController;
    // Calculate the ball force
    var force = ForceCalculation(inverse3.CursorLocalPosition, inverse3.CursorLocalVelocity,
        _cursorRadius, _ballPosition, _ballRadius);

    inverse3.SetCursorLocalForce(force);
}

Awake Dans cette méthode, pour configurer les données de la scène _ballPosition,_ballRadius,_cursorRadius Initialise :

private void SaveSceneData()
{
    var t = transform;
    _ballPosition = t.position;
    _ballRadius = t.lossyScale.x / 2f;

    _cursorRadius = inverse3.Cursor.Radius;
}

private void Awake()
{
    SaveSceneData();
}

OnEnable Méthodes et OnDisable Dans chaque méthode, OnDeviceStateChanged Veuillez enregistrer et désenregistrer les callbacks, et gérer correctement le retour de force pendant l'interaction :

protected void OnEnable()
{
    inverse3.DeviceStateChanged += OnDeviceStateChanged;
}

protected void OnDisable()
{
    inverse3.DeviceStateChanged -= OnDeviceStateChanged;
}

Expérience de jeu

Inverse3 Tout en maintenant le curseur enfoncé, passez en mode « Play » et essayez de toucher la sphère. Vous pourrez percevoir la présence de la sphère et ajuster ses caractéristiques de rigidité et d'amortissement via l'Inspector d'Unity. Cela vous permettra de ressentir concrètement l'interaction avec l'objet virtuel.

Fichier source

La scène complète de cet exemple ainsi que tous les fichiers associés peuvent être importés à partir de l'exemple « Tutorials » disponible dans le Package Manager de Unity.

SphereForceFeedback.cs

/*
 * Copyright 2024 Haply Robotics Inc. All rights reserved.
 */

using Haply.Inverse.DeviceControllers;
using Haply.Inverse.DeviceData;
using UnityEngine;

namespace Haply.Samples.Tutorials._2_BasicForceFeedback
{
    public class SphereForceFeedback : MonoBehaviour
    {
        public Inverse3Controller inverse3;

        [Range(0, 800)]
        // Stiffness of the force feedback.
        public float stiffness = 300f;

        [Range(0, 3)]
        public float damping = 1f;

        private Vector3 _ballPosition;
        private float _ballRadius;
        private float _cursorRadius;

        /// <summary>
        /// Stores the cursor and sphere transform data for access by the haptic thread.
        /// </summary>
        private void SaveSceneData()
        {
            var t = transform;
            _ballPosition = t.position;
            _ballRadius = t.lossyScale.x / 2f;

            _cursorRadius = inverse3.Cursor.Radius;
        }

        /// <summary>
        /// Saves the initial scene data cache.
        /// </summary>
        private void Awake()
        {
            inverse3 ??= FindObjectOfType<Inverse3Controller>();
            inverse3.Ready.AddListener((device, args) => SaveSceneData());
        }

        /// <summary>
        /// Subscribes to the DeviceStateChanged event.
        /// </summary>
        private void OnEnable()
        {
            inverse3.DeviceStateChanged += OnDeviceStateChanged;
        }

        /// <summary>
        /// Unsubscribes from the DeviceStateChanged event.
        /// </summary>
        private void OnDisable()
        {
            inverse3.DeviceStateChanged -= OnDeviceStateChanged;
            inverse3.Release();
        }

        /// <summary>
        /// Calculates the force based on the cursor's position and another sphere position.
        /// </summary>
        /// <param name="cursorPosition">The position of the cursor.</param>
        /// <param name="cursorVelocity">The velocity of the cursor.</param>
        /// <param name="cursorRadius">The radius of the cursor.</param>
        /// <param name="otherPosition">The position of the other sphere (e.g., ball).</param>
        /// <param name="otherRadius">The radius of the other sphere.</param>
        /// <returns>The calculated force vector.</returns>
        private Vector3 ForceCalculation(Vector3 cursorPosition, Vector3 cursorVelocity, float cursorRadius,
            Vector3 otherPosition, float otherRadius)
        {
            var force = Vector3.zero;

            var distanceVector = cursorPosition - otherPosition;
            var distance = distanceVector.magnitude;
            var penetration = otherRadius + cursorRadius - distance;

            if (penetration > 0)
            {
                // Normalize the distance vector to get the direction of the force
                var normal = distanceVector.normalized;

                // Calculate the force based on penetration
                force = normal * penetration * stiffness;

                // Apply damping based on the cursor velocity
                force -= cursorVelocity * damping;
            }

            return force;
        }

        /// <summary>
        /// Event handler that calculates and send the force to the device when the cursor's position changes.
        /// </summary>
        /// <param name="sender">The Inverse3 data object.</param>
        /// <param name="args">The event arguments containing the device data.</param>
        private void OnDeviceStateChanged(object sender, Inverse3EventArgs args)
        {
            var inverse3 = args.DeviceController;
            // Calculate the ball force
            var force = ForceCalculation(inverse3.CursorLocalPosition, inverse3.CursorLocalVelocity,
                _cursorRadius, _ballPosition, _ballRadius);

            inverse3.SetCursorLocalForce(force);
        }
    }
}