实现人形角色的攀爬（附核心代码）

前言

主要实现

1. 先写一个辅助函数，将向量投影在某一法线所属平面（得到的就是那条深蓝色向量）：

 /// <summary>
 /// 获取向量在某一平面的投影
 /// </summary>
 /// <param name="vector">要投影的向量</param>
 /// <param name="planeNormal">平面的法线（需归一化）</param>
 /// <returns>在平面的归一化投影向量</returns>
 public static Vector3 GetProjectOnPlane(Vector3 vector, Vector3 planeNormal)
 {
     return (vector - planeNormal * Vector3.Dot(vector, planeNormal)).normalized;
 }

1. 如果能获取攀爬面的法线，我们就可以将角色的运动方向转化为在攀爬面上的运动方向：

 var newXAxis = GetProjectOnPlane(xAxis, contactNormal);
 var newZAxis = GetProjectOnPlane(zAxis, contactNormal);

private void OnCollisionEnter (Collision collision) 
{
    EvaluateCollision(collision);
}
private void OnCollisionStay(Collision collision)
{
    EvaluateCollision(collision);
}

/// <summary>
/// 在OnCollisionEnter和OnCollisionStay中调用，用于获取接触到的碰撞有效信息
/// </summary>
/// <param name="other">接触的碰撞体</param>
public void EvaluateCollision(Collision collision)
{
    int layer = collision.gameObject.layer;
    for(int i = 0; i < collision.contactCount; ++i) //检查接触点类型并记录对应类型的法线
    {
        Vector3 normal = collision.GetContact(i).normal;
        float upDot = Vector3.Dot(upAxis, normal);
        //如果当前可以攀爬、攀爬面层级为可攀爬层级、攀爬面的倾斜角度未超过最大攀爬角度
        if(isAllowedClimb && ((1<<layer) & climbMask) != 0 && upDot >= minClimbDot)
        {
            ++climbContactCnt; //统计接触点数量，便于后续求平均
            climbNormal += normal; //累加攀爬法线，便于后续求平均
            lastClimbNormal = normal;
        }
    }
}

/// <summary>
/// 检测攀爬并更新、归一化攀爬法线，攀爬时调用
/// </summary>
/// <returns>true为可攀爬，false为不可攀爬</returns>
public bool CheckClimb()
{
    if(IsClimbing)
    {
        if(climbContactCnt > 1)
        {
            climbNormal.Normalize();
            //如果处于裂缝中（四周攀爬面法线和为地面），就取检测到的最后一个面为攀爬面
            var upDot = Vector3.Dot(upAxis, climbNormal);
            if(upDot >= minGroundDot)
            {
                climbNormal = lastClimbNormal;
            }
        }
        contactNormal = climbNormal;
        return true;
    }
    return false;
}

1. 为什么upDot >= minClimbDot可以用来判断是否更倾斜？ 在往期文章中，我有提到过：假设法线的长度都为1，可以发现当地面越来越陡峭时，法线在竖直方向上的投影，也就是它的cos值会越来越小，直到地面完全垂直（变成墙壁）时，这个值会变成0。所以，只要事先将「可攀爬的最大角度」的cos值算出，我们就能将角度的比较转为数值的比较。

 [SerializeField, Range(90, 180), Tooltip("最大攀爬角度")]
 private float maxClimbAngle = 140f;

 minClimbDot = Mathf.Cos(maxClimbAngle * Mathf.Deg2Rad);

1. 为什么要记录lastClimbNormal？ 这是为了防止类似下图这种情况，角色接触面法线的平均为Vector3.zero，此时角色将爬不动，故将「最后接触到的那条法线」作为攀爬面法线。

float maxClimbAcceleration = 40f;//攀爬时的加速度
//用于攀爬外墙角时贴紧墙面
Velocity -= contactNormal * (0.9f * maxClimbAcceleration * Time.fixedDeltaTime);

额外调整

public void ClimbForward() //旋转以面向攀爬墙面
{
    if(sensor.climbNormal != Vector3.zero)
    {
        var forwardQ = Quaternion.LookRotation(-climbNormal, upAxis);
        transform.rotation = forwardQ;
    }
}

1. 角色沿着墙面向上爬，一切正常
2. 当角色顶部接触到上斜面时，计算出的法线发生了改变，角色也要进行旋转以面向新法线
3. 问题就发生在这里，角色是胶囊体，在旋转后可能就与墙面冲突了。而且旋转后接触墙面的区域也变了，法线又发生了变化，而法线一旦变化，角色又得旋转，而一旦旋转后……

private void SetClimbCollider(bool isClimbing)
{
    if(isClimbing)//正在攀爬时，将胶囊体的高度设为0，就变球体了
    {
        playerCollider.height = 0;
        playerCollider.radius = climbColliderRadius;
        playerCollider.center = climbColliderCenter;
    }
    else //退出攀爬时，将参数还原以变回原本的胶囊体
    {
        playerCollider.height = colliderHeight;
        playerCollider.radius = colliderRadius;
        playerCollider.center = colliderCenter;
    }
}

//绕攀爬时的球心（攀爬时胶囊体会变成球体）旋转，以面向攀爬墙面
public void ClimbForward() 
{
    /*总体思路: 先绕根位置旋转以调整面朝的方向，但旋转点并不是球心
    只是这样旋转的话，必定会让球心偏离原来位置，
    所以要让playerTransform补回那段距离，以让球心回到旋转前的位置
    这样就实现了：既朝向了攀爬法线，球心位置又不改变 = 绕球心旋转*/
    if(sensor.climbNormal != Vector3.zero)
    {
        var originCenter = playerTransform.position + playerTransform.up * playerCollider.center.y;
        var forwardQ = Quaternion.LookRotation(-sensor.climbNormal, sensor.upAxis);
        playerTransform.rotation = forwardQ;
        var newCenter = playerTransform.position + playerTransform.up * playerCollider.center.y;
        playerTransform.position += originCenter - newCenter;
    }
}

尾声