狠狠撸

2D 物理關節應用
Revised on December 25, 2019
? Distance Joint
? Fixed Joint
? Friction Joint
? Hinge Joint
? Relative Joint
? 狠狠撸r Joint
? Spring Joint
? Target Joint
? Wheel Joint
? 綜合應用

? https://docs.unity3d.com/Manual/Joints2D.html
? 物理關節用來將遊戲物件與另?遊戲物件或場景空間的固定位置建
立物理連結
2D Joints 1/3
2
? 適合用來建構場景上的機關陷阱
? 套用Joint 2D之物件會自動加上
Rigidbody 2D性質

? 選單命令Component> Physical 2D子選單，可加入2D Joints元件
? 距離關節 (Distance Joint 2D)
將兩個物體以固定相對距離方式連接
? 固定關節 (Fixed Joint 2D)
使兩個物件維持固定的相對位置及角度，很類似階層裡的父子結構
? 摩擦關節 (Friction Joint 2D)
在相連的兩個遊戲物件間加上摩擦力，使移動物件的直線速度及角速度減
慢至停止
? 樞紐關節 (Hinge Joint 2D)
將剛體物件附接到它可以旋轉的?點。例如：?把剪?的樞軸，?旋轉軸
2D Joints 2/3
3

? 相對關節 (Relative Joint 2D)
將兩個剛體遊戲物件彼此保持在相同的相對位置。使用此關節可保持兩個
物體相互偏移。例如：在射擊遊戲中，玩家有額外的槍電池跟隨他們
? 滑塊關節 (狠狠撸r Joint 2D)
限制遊戲物件沿著空間中的直線路徑滑動，例如滑動?
? 彈簧關節 (Spring Joint 2D)
將兩個剛體遊戲物件好像通過彈簧連接在?起
? 目標關節 (Target Joint 2D)
類似相對關節，但連結具有彈性，用來利用回彈力將物體回到目標位置。
可用於拾取和移動例如在重力作用下的物體
? 車輪接頭 (Wheel Joint 2D)
模擬車輪和懸架
2D Joints 3/3
4

? 距離關節可讓遊戲物件與定點或另?物件之間維持固定距離
Distance Joint 2D 1/4
5
Distance Joint 2D

? Enable Collision
啟用關節所連接的兩個物件間的碰撞偵測
? Connected Rigid Body
Distance Joint所要連接的另?物件，None表示要連接到世界座標
的定點(預設為原點)
? Auto Configure Connected Anchor
勾選時，會自動調整關節所連接物件之?點(Connected Anchor值)
? Anchor
關節?點座標(以圖片pivot為原點)，預設值為物件中心點，也允許
於設在物件外部
? Connected Anchor
關節在另?個物件的?點
6
Anchor
Connected Anchor
Distance Joint 2D

? Auto Configure Distance
自動調整關節距離(Distance值)，預設為勾選
? Distance
Anchor到Connected Anchor之距離
? Max Distance Only
只限制最大距離，連接的物件仍可彼此靠近，但不能超過Distance欄
設定值。若未勾選，則連接的兩物件永遠保持固定距離
7

? Break Force
? 斷開關節所需的最小力量，預設值為infinite
? 當關節的reactionForce值(只能在程式腳本讀取)高於breakForce，或
reactionTorque值(只能在程式腳本讀取)高於關節的breakTorque時，
關節將斷裂
? 當關節斷裂時，系統會執行OnJointBreak2D事件程序，並且傳入
Joint2D。完成OnJointBreak2D事件程序後，關節將自動從遊戲物件中
移除並刪除
8

? 將Sprites/ball加入到場景
? Position(X, Y, Z) = (-3, -3, 0)
? Scale(X, Y) = (0.5, 0.5)
? 在ball物件加入Distance Joint 2D元件
? 選單命令Component> Physics 2D> Distance Joint 2D
? 取消勾選Auto Configure Distance
? 執行測試，ball會以場景中心為?點擺盪
Distance Joint 2D練習 1/3
9
rope end
Anchor of
Distance Joint 2D
Distance Joint 2D
Connected Anchor of
Distance Joint 2D

? 將Sprite/rope end加入到場景
? Position(X, Y, Z) = (-1, 0, 0)
? 在rope end物件加入運動剛體元件
? 選單命令Component> Physics 2D> Rigidbody 2D
? Body Type = Kinematic
? 將rope end物件拖曳到ball之Distance Joint 2D的Connected
Rigid Body屬性欄
? 執行測試，ball會以rope end為?點擺盪
10
rope end
Distance Joint 2D
ball
Connected Rigid Body

? 將ball移到rope end上方
? Position(X, Y, Z) = (3, -3, 0)
? 勾選ball之Distance Joint 2D的Max Distance Only
? 執行測試，觀察ball運動情形
? 反覆調整ball之Distance Joint 2D的Break Force值，執行測試，
觀察ball運動情形
11
rope end
Distance Joint 2D
ball

? 固定關節用來將2個物件以軸承方式連接在?起
Fixed Joint 2D 1/3
12
Fixed Joint 2D
Fixed Joint 2D

? Enable Collision
關節所要連接的另?物件，None表示要連接到世界座標的定點
自動調整關節所連接物件之?點(Connected Anchor值)
? Anchor
關節?點，預設值為物件中心點，也允許於設在物件外部
? Connected Anchor
Fixed Joint 2D 2/3
13

? Damping Ratio
阻尼比，0.0~1.0之間。阻尼比愈大，物件受力振動後愈快回復原狀
? Frequency
物件振動頻率，0~1,000,000之間，數值愈大，物件愈不易來回振動
(0表示完全不振動)
? Break Force
斷開關節所需的最小力道
? Break Torque
斷開關節所需的最小扭力
Fixed Joint 2D 3/3
14

? 將Sprites/ball加到場景
? Scale(X, Y, Z) = (0.5, 0.5, 1)
? Position(X, Y, Z) = (-1.5, 3, 0)
? 在ball物件加入Rigidbody 2D元件
? 在ball物件加入Circle Collider 2D元件
? 選單命令Component> Physics 2D> Circle Collider 2D
? 將Sprites/plank加到場景，命名為plank a
? Position(X, Y, Z) = (0, 0, 0)
? 將Sprites/plank加到場景，命名為plank b
? Position(X, Y, Z) = (-2, -2, 0)
Fixed Joint 2D練習 1/2
15

? 在plank a物件加入Box Collider 2D元件
? 在plank a物件加入Fixed Joint 2D元件
? Anchor(X, Y) = (1.35, 0)
? Connected Anchor(X, Y) = (1.35, 0)
? Frequency = 5
? 在plank b物件加入Box Collider 2D元件
? 在plank b物件加入Fixed Joint 2D元件
? Anchor(X, Y) = (0, 0)
? Connected Anchor(X, Y) = (-2, -2)
? Frequency = 0.1
? 執行測試，觀察ball掉落運動情形；調整Frequency及Damping
Ratio，觀察plank振動情形
Fixed Joint 2D練習 2/2
16
ball
ball
Anchor of Fixed Joint 2D
plank a
plank b
Anchor of Fixed Joint 2D

? 摩擦關節來在運動物件加上線摩擦力和角摩擦力
Friction Joint 2D 1/3
17
Distance Joint 2D
Friction Joint 2D

? Enable Collision
關節所要連接的另?物件，None表示要連接到世界座標的定點
自動調整關節所連接物件之?點(Connected Anchor值)
? Anchor
關節?點，預設為物件中心點，也允許於設在物件外部
? Connected Anchor
18

? Max Force
設定直線移動摩擦力，預設值為1
? Max Torque
設置旋轉摩擦力，預設值為1
? Break Force
斷開關節所需的最小力道
? Break Torque
斷開關節所需的最小扭力
19
upper plank

? Position(X, Y, Z) = (-3, -1, 0)
? Scale(X, Y) = (0.5, 0.5)
? 在ball物件加入Distance Joint 2D元件
? 執行測試，ball會以場景中心為?點擺盪
? 在ball物件加入Friction Joint 2D
? 取消勾選Auto Configure Connected Anchor
? Max Force = 0.5，Max Torque = 0.5
? Connected Anchor(X, Y) = (0, -4)
? 執行測試，ball是否較快停止擺盪
Friction Joint 2D練習
20
Distance Joint 2D
Friction Joint 2D
Connected Anchor
Connected Anchor

? 樞紐關節可讓物件繞著轉軸旋轉
Hinge Joint 2D 1/3
21
Distance Joint 2DHinge Joint 2D

? Enable Collision
關節所要連接的另?剛體物件，None表示要連接到世界座標的定點
自動調整關節所連接到的物件之?點(Connected Anchor值)
? Anchor
剛體物體的旋轉點
? Connected Anchor
剛體物體的旋轉點所附著的位置
Hinge Joint 2D 2/3
22

? Use Motor 勾選表示在樞紐關節加上馬達動力
? Motor Speed
馬達速度，角度值/每秒，負值為逆時針
? Maximum Motor Force
馬達最大扭力
? Use Limits 勾選表示在樞紐關節加上旋轉角度限制
? Lower Angle
樞紐旋轉角度下限(以Anchor為圓心)
? Upper Angle
樞紐旋轉角度上限(以Anchor為圓心)
Hinge Joint 2D 3/3
23
Anchor
Upper Angle
Lower Angle

? Scale(X, Y, Z) = (0.5, 0.5, 1)
? Position(X, Y, Z) = (-2, 3, 0)
? 加入Circle Collider 2D元件
? 加入Distance Joint 2D元件
? 將Sprites/plank加到場景
? Position(X, Y, Z) = (-5, 0, 0)
? 加入Box Collider 2D
Hinge Joint 2D練習 1/2
24

? 在plank加上Hinge Joint 2D元件
? Anchor(X, Y) = (-1, 0)
? Connected Anchor = (-6, 0)
? 勾選Use Motor
? Motor Speed：-30
? Maximum Motor Force：15
? 勾選Use Limits
? Lower Angle：0
? Upper Angle：45
? 執行測試，觀察plank活動情形
Hinge Joint 2D練習 2/2
25
Upper Angle
Lower Angle
Distance Joint 2D
Anchor of Hinge
Jointer 2D

? 使用Hinge Joint 2D建立鏈條
Hinge Joint 2D練習II 1/2
26

? 使兩個物件間保持在?定的相對位置。例如，寵物自動跟隨玩家
Relative Joint 2D 1/3
28

? Enable Collision
? Max Force
關節連接力道，愈大值表示兩物件愈牢牢連接
? Max Torque
關節連接扭力，愈大值表示兩物件愈牢牢連接
29

? Correction Scale
修正相對位置所施加的力道大小，0.0~1.0之間，預設值為0.3。力道
愈大，修正相對位置時擺盪情形愈明顯
? Auto Configure Offset
自動調整關節所連接到的物件之距離偏移(Linear Offset)及角度偏
移(Angular Offset)
? Linear Offset
與關節所連接物件之距離偏移值
? Angular Offset
與關節所連接物件之角度偏移值
30

? Position (X, Y, Z)=(0, -3.5, 0)
? Rotation (X, Y, Z)=(0, 0, -4)
? Scale (X, Y, Z)=(4, 1, 1)
? 選單命令Component> Physics 2D> Box Collider 2D
? Position(X, Y, Z) = (-4, 1, 0)
? Scale(X, Y, Z) = (0.3, 0.3, 1)
? 加入Rigidbody 2D
Relative Joint 2D練習 1/2
31

? 將Sprites/ball加到場景，命名為ring
? Position (X, Y, Z) = (-4, 2, 0)
? Scale (X, Y, Z) = (0.15, 0.15, 1)
? 加入Realtive Joint 2D元件
? Connected Rigid Body = ball
? Max Force=100
? Correction Scale = 0.1
? 勾選Auto Configure Offset
? 複製7個ring物件，環繞ball成圓形
? 執行測試，觀察ball及ring活動情形
Relative Joint 2D練習 2/2
32

? 可讓物體回應於碰撞或施力而滑動，例如滑動?
狠狠撸r Joint 2D 1/5
33
Distance Joint 2D
狠狠撸r Joint 2D

? Enable Collision
? Anchor
? Connected Anchor
關節連接到場景上的?點
34

? Auto Configure Angle
自動調整與關節所連接物件之角度值(Angle)
? Angle
與關節所連接物件之角度值
? Use Motor 勾選表示在關節施加馬達動力
? Motor Speed
馬達速度 (公尺/秒)，正值朝Lower Translation方向移動，負值朝
Upper Translation方向移動
馬達最大力道
35

? Use Limits 勾選表示啟用關節滑動距離限制
? Lower Translation
滑動時Connected Anchor的下邊界位置(以Anchor值為原點)
? Upper Translation
滑動時Connected Anchor的上邊界位置(以Anchor值為原點)
? Break Force
斷裂力道，破壞關節所需的最小力量
? Break Torque
斷裂扭力，破壞關節所需的最小扭力
36

37
當Motor speed為正值時
當Motor speed為負值時
Lower
Translation
Upper
Translation
Connected Anchor
Connected Anchor
Connected Anchor

? Scale(X, Y, Z) = (0.3, 0.3, 1)
? Position(X, Y, Z) = (-1.414, 1.414, 0)
? 加入Distance Joint 2D元件
? Break Force = 50
? Position(X, Y, Z) = (1.5, -2, 0)
狠狠撸r Joint 2D練習 1/2
38

? 在plank物件加入狠狠撸r Joint 2D
? Anchor(X, Y) = (0, 0)
? Connected Anchor(X, Y) = (0, -2)
? Angle = 180
? 勾選Use Motor
? Motor Speed：-1，Maximum Motor Force：2
? 勾選Use Limits
? Lower Translation：1.5
? Upper Translation：4.5
? 執行測試，觀察plank活動情形
狠狠撸r Joint 2D練習 2/2
39
Upper
Translation
Connected Anchor
AnchorLower
Translatio
n
Distance Joint 2D

? 彈簧關節將物件如同透過彈簧連接在?起
Spring Joint 2D 1/3
40
Spring Joint 2D

? Enable Collision
? Anchor
? Connected Anchor
Spring Joint 2D 2/3
41

? Auto Configure Distance
自動調整Distance值。要有彈簧效果，不可勾選此項
? Distance
彈簧?度
? Damping Ratio
阻尼比，0.0~1.0之間。阻尼比愈大，彈簧愈快回復靜止狀態
? Frequency
彈簧振動的頻率，0~1,000,000之間，值愈大，表示彈簧愈硬
Spring Joint 2D 3/3
42

? Position(X, Y, Z) = (0, 3, 0)
? Body Type = Kinematic
? Position(X, Y, Z) = (0, -2, 0)
? Scale(X, Y, Z) = (0.4, 04, 0)
? 加入Spring Joint 2D
? Connected Rigid Body = plank
? 取消勾選Auto Configure Distance
? 執行測試，使用滑鼠拖曳ball再放開，觀察ball擺盪情形
Spring Joint 2D練習
43
Spring Joint 2D
Distance
Anchor

? 是?種近似彈簧關節，利用回彈力讓物體返回定點
Target Joint 2D 1/3
44

? Anchor
? Target
物體的目標點
? Auto Configure Target
自動調整Target值
? Max Force
朝向目標點移動的力道
? Damping Ratio
阻尼比，0.0~1.0之間，阻尼比愈大表示來回運動次數愈少
Target Joint 2D 2/3
45

? Frequency
振動的頻率，0~1,000,000之間，值愈大，表示彈簧愈硬
? Break Force
斷裂力道，破壞關節所需的最小力量
Target Joint 2D 3/3
46

? Position (X, Y, Z) = (-7.5, 4, 0)
? Scale (X, Y, Z) = (0.4, 0.4, 1)
? 加入Circle Collider 2D
? Position (X, Y, Z) = (-8, 2, 0)
? Rotation (X, Y, Z) = (0, 0, -1)
? Scale (X, Y, Z) = (0.6, 1, 1)
? 勾選Freeze Rotation Z
Target Joint 2D練習 1/2
47

? 加入Target Joint 2D
? 勾選Auto Configure Target
? Max Force = 30
? Damping Ratio = 0.1
? Frequency = 3
? 複製6個plank物件，排列成階梯狀；執行測試，觀察執行結果
Target Joint 2D練習 2/2
48

? 車輪關節用來模擬滾動輪，車輪關節可加上動力，使車輪關節上的物
體移動。車輪關節使用懸吊"彈簧"來保持其與車輛主體的距離
Wheel Joint 2D 1/3
49

? Enable Collision
? Anchor
? Connected Anchor
Wheel Joint 2D 2/3
50

? Suspension 車輪懸吊系統設定
? Damping Ratio
阻尼比，0.0~1.0之間，阻尼比愈大表示彈簧來回運動次數愈少
? Frequency
彈簧振動的頻率，0~1,000,000之間，值愈大，表示彈簧愈硬
? Angle
彈簧懸吊角度
? Use Motor 施加馬達動力
? Motor Speed
馬達速度 (角度值/秒)
馬達最大力道
Wheel Joint 2D 3/3
51

? Position(X, Y, Z) = (-7.5, 0, 0)
? 將Sprites/car wheel加到場景
? Position(X, Y, Z) = (-8.5, -1.2, 0)
? Scale(X, Y, Z) = (0.5, 0.5, 1)
? 加入Wheel Joint 2D
? Connected Rigid Body = plank
? Anchor(X, Y) = (0, 0)
? Connected Anchor(X, Y) = (-1, -1.25)
Wheel Joint 2D練習 1/2
52

? 勾選Use Motor
? Motor Speed = 10
? 加入Circle Collider 2D
? 複製car wheel
? Position(X, Y, Z) = (-6.5, -1.25, 0)
? Wheel Joint 2D
? Connected Anchor(X, Y) = (1, -1.25)
? Position(X, Y, Z) = (0, -3, 0)
? Scale(X, Y, Z) = (7, 1, 1)
Wheel Joint 2D練習 2/2
53

? 設定Main Camera
? Size = 10
? 將background加入場景
? Position(X, Y, Z) = (0, 0, 0)
? Scale(X, Y, Z) = (5, 5, 1)
? Order in Layer = -1
建置場景 1/2
55

? 在background加入Edge Collider 2D
? Edge Radius = 0.1
? 編輯Edge Collier線段，使其符合背景地形
建置場景 2/2
56
Edge Collider 2D

? 將car body加到場景，命名為truck
? 重置Transform
? Order in Layer = 1
? tag = Player
? 將suspension加到場景，命名為front suspension
? Position(X, Y, Z) = (3.77, -0.3, 0)
? Scale(X, Y, Z) = (1.5, 1, 1)
? 將suspension加到場景，命名為rear suspension
? Position(X, Y, Z) = (-3.25, -0.3, 0)
? Scale(X, Y, Z) = (1.5, 1, 1)
組合卡車 1/3
57

? 將car wheel加到場景，命名為front wheel
? Position(X, Y, Z) = (3.82, -1.85, 0)
? Scale(X, Y, Z) = (1.3, 1.3, 1)
? 將car wheel加到場景，命名為rear wheel
? Position(X, Y, Z) = (-3.28, -1.9, 0)
? Scale(X, Y, Z) = (1.3, 1.3, 1)
組合卡車 2/3
58

? 將front suspension、rear suspension、front wheel及rear
wheel拖曳成為turck子物件
? 調整turck尺寸
? Scale(X, Y, Z) = (0.7, 0.7, 1)
組合卡車 3/3
59

? truck加入Rigidbody 2D
? 取消勾選Use Auto Mass
? Mass = 5
? truck加入Polygon Collider 2D
? 編輯Polygon Collider，僅量用較少的端點
來覆蓋車體外形
? 保留點數最多的Element
? ctrl-click刪除端點
設置卡車碰撞器 1/2
60
Circle Collider 2D
Edge Collider 2D

? 在front wheel及rear wheel加入Circle Collider 2D
設置卡車碰撞器 2/2
61

? front wheel加入Wheel Joint 2D
? Connected Rigid Body = truck
? Connected Anchor(X, Y) = (3.82, -1.85)
? Suspension/Damping Ratio = 0.7、Frequency = 10、Angle = 90
? 勾選Use Motor
? Moter/Motor Speed = 600、Maximum Motor Force = 1000
? Ririgbody 2D
? 勾選Use Auto Mass
設置Wheel Joint 2D 1/3
62

? rear wheel加入Wheel Joint 2D
? Connected Rigid Body = truck
? Connected Anchor(X, Y) = (-3.28, -1.9)
? Suspension/Damping Ratio = 0.7、Frequency = 10、Angle = 90
? 勾選Use Motor
? Moter/Motor Speed = 500、Maximum Motor Force = 1000
? Ririgbody 2D
? 勾選Use Auto Mass
63

? 調整truck到場景左側
? Position(X, Y, Z) = (-45, 0, 0)
? 調整Main Camera位置
? Position(X, Y, Z) = (-30.5, 0, 0)
? 測試遊戲，車子會跑出螢幕!!!
64

? 在Main Camera新增CameraControl程式腳本
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class CameraControl : MonoBehaviour {
public float xMargin = 1f; //攝影機啟動跟隨前允許玩家移動的水平位移
public float xSmooth = 2f; //使相機平穩地捕捉目標運動之X軸修正值
public float maxX; //攝影機位置X最大值
public float minX; //攝影機位置X最小值
private Transform player; //玩家角色transform屬性
void Awake () {
player = GameObject.FindGameObjectWithTag("Player").transform;
}
void FixedUpdate () {
TrackPlayer();
}
攝影機追隨功能 1/2
65

bool CheckXMargin () {
return Mathf.Abs(transform.position.x - player.position.x) > xMargin;
}
void TrackPlayer () {
float targetX = transform.position.x;
if (CheckXMargin())
targetX = Mathf.Lerp(transform.position.x, player.position.x,
xSmooth * Time.deltaTime);
targetX = Mathf.Clamp(targetX, minX, maxX);
transform.position = new Vector3(targetX,0, transform.position.z);
}
}
? 設定Main Camera之Camera Control
? Max X = 29.5，Min X = -29
? 測試遊戲，攝影機會追踨車子移動
攝影機追隨功能 2/2
66

? 拖曳Assets/Sprites/ChainLinksSprite_0.png場景
? Position(X, Y, Z) = (31.72, -2.68)
? Rotation(X, Y, Z) = (0, 0, 97)
? 加入Capsule Collider 2D
? 加入Hinge Joint 2D
? Anchor(X, Y) = (0, 0.22)
使用Hinge Joint 2D建立鏈橋 1/9
67

? 拖曳Assets/Sprites/ChainLinksSprite_1.png場景
? Position(X, Y, Z) = (32.5, -2.58)
? Rotation(X, Y, Z) = (0, 0, 97)
? 加入Capsule Collider 2D
? Connected Rigid Body = ChainLinksSprite_0
? Anchor(X, Y) = (0, 0.34)
68

? Ctrl-D複製ChainLinksSprite_0
? Position(X, Y, Z) = (32.28, -2.49)
? Hinge Joint 2D
? Connected Rigid Body = ChainLinksSprite_1
? Anchor(X, Y) = (0, 0.37)
? Ctrl-D複製ChainLinksSprite_1
? Position(X, Y, Z) = (34.03, -2.41)
? Hinge Joint 2D
? Connected Rigid Body = ChainLinksSprite_0(1)
69

? Ctrl-D複製ChainLinksSprite_0(1)
? Position(X, Y, Z) = (34.8, -2.31)
? Hinge Joint 2D
? Position(X, Y, Z) = (35.56, -2.21)
? Hinge Joint 2D
70

? Position(X, Y, Z) = (36.36, -2.12)
? Hinge Joint 2D
? Position(X, Y, Z) = (37.13, -2.03)
? Hinge Joint 2D
71

? Position(X, Y, Z) = (37.89, -1.93)
? Hinge Joint 2D
? Position(X, Y, Z) = (38.67, -1.84)
? Hinge Joint 2D
72

? Position(X, Y, Z) = (39.45, -1.76)
? Hinge Joint 2D
? 移除Capsule Collider 2D
? Position(X, Y, Z) = (40.21, -1.67)
? Hinge Joint 2D
73

? Position(X, Y, Z) = (40.99, -1.58)
? Hinge Joint 2D
? Anchor(X, Y) = (0, -0.33)
74

? 選單命令GameObject> Create Emepty，命名為Cable bridge
? 重置Transform
? 拖曳全部的ChainLinksSprite_XX成為Cable bridge之子物件
? 測試遊戲
75

狠狠撸

Unity遊戲程式設計 - 2D 物理關節應用

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