p2之关节

Posted 2021-01-16 honghong87

P2中使用Constraint及其子类表示关节，也就是将两个刚体按照指定的规则约束在一起，形成有规律的、相互限制的运动模拟。P2关节模拟中，两个刚体没有通过任何刚体连接，只是通过算法模拟出关节运动轨迹。为了更加直观，p2DebugDraw类中使用黑色的线段表示连接刚体的连杆，黑点圆的表示关节节点anchor。 
P2中关节有5种，每一种都有独特的约束规则，包括距离关节DistanceConstraint、齿轮关节GearConstraint、锁定关节LockConstaint、位移关节PrismaticConstraint、旋转关节Revilute Constraint。 
1）距离关节DistanceConstraint：
按照指定的距离distance将两个刚体约束在一起，其中任何一个刚体的位置发生变化，会牵着另一个刚体运动，以保证两者的间距为distance。但是两个刚体的角度不受约束，可以绕着节点旋转。DistanceConstraint构造函数为： 
function DistanceConstraint(bodyA:Body, bodyB:Body, options:object) 
其中，bodyA和bodyB为受约束的刚体，options为关节设置选项，可以缺省，P2以默认值设置，其中选项为： 
·distance：两个刚体受到约束时保持的间距，默认为添加关节时两个刚体之间的间距 
·localAnchorA：关节点相对于刚体bodyA本地坐标系统的坐标系，默认[0,0] 
·localAnchorB：关节点相对于刚体bodyB本地坐标系统的坐标系，默认[0,0] 
·maxForce：刚体运动中，如果距离不等于distance，为保持距离而对刚体施加的最大作用力，默认为Number.MAX_VALUE 
除了上面的构造函数中的参数，距离关节还包含一些属性： 
·lowerLimit：设置距离关节约束范围下限，即bodyA到bodyB的距离最小值，默认为0，该属性必须大于0。只有当lowerLimitEnabled为true时才起作用。 
·lowerLimitEnabled：是否设置距离关节约束范围下限，默认false。 
·upperLimit：设置距离关节约束范围上限，即bodyA到bodyB的距离最大值，默认为0，该属性必须大于0。只有当upperLimitEnabled为true时才起作用。 
·upperLimitEnabled：是否设置距离关节约束范围上限，默认false 
·position：bodyA和bodyB的当前间距 
可以通过joint.collideConnected属性为true，避免平台和车轮之间的碰撞。创建完成后需要使用world的addConstraint(joint)方法将关节加入世界。 
2）齿轮关节GearConstraint：
按照指定的比例ratio，将两个刚体的角度angleA和angleB约束为angle=angleB*ratio。其中任何一个刚体的角度变换，都会牵着另一个刚体的角度变化，以确保两个刚体角度的比例为ratio。刚体的坐标位置不受约束，可以自由向任意方向移动。构造函数为： 
function GearConstraint(bodyA:body, bodyB:Body, options:Object) 
其中，bodyA和bodyB为受关节约束的两个刚体，options为关节设置选项，可以缺省，P2会按默认值进行设置。选项为： 
·angle：两个刚体的相对角度差，齿轮关节会将一个刚体的角度减去该角度差后，再保证角度变化量的比例为ratio 
·ratio：两个刚体的角度变化量的比例，当ratio=2时，bodyB旋转180°，bodyA只转90° 
·maxForce：当两个刚体的角度比例不是ratio时，为将其约束为ratio而对刚体施加的最大扭力 
齿轮关节还有两种方法： 
·setMaxForce(force)：当bodyB的角度偏离angle，齿轮关节对bodyB施加的最大扭力 
·getMaxForce():number：获取setMaxForce()中设置的最大作用力 
3）锁定关节LockConstraint：
将两个刚体绑定在一起，使其相对坐标位置、角度差保存不变，仿佛被钉在一起。此关节中的任何刚体坐标或角度发生变化，都会牵着另一个刚体的坐标和角度变化，以确保两个刚体相对坐标和角度分别为localOffsetB和localAngleB。构造函数： 
function LockConstraint(bodyA:Body, bodyB:body, options:Object) 
其中，bodyA和bodyB为受关节约束的两个刚体，options为关节设置选项，可以缺省，P2会按默认值进行设置。选项为： 
·localOffsetB：刚体bodyB在关节约束下，相对于bodyA本地坐标系的偏移量，默认为添加关节时两个刚体的相对位置 
·localAngleB：刚体bodyB在关节约束下，相对于bodyA本地坐标系统的角度，默认时为添加关节时两个刚体的相对角度 
·maxForce：当两个刚体未达到关节约束的localOffsetB和localAngleB，为使其达到约束指定状态，而可以施加的最大作用力，默认Number.MAX_VALUE 
LockConstraint还包含几个方法： 
·setMaxForce(force)：当bodyB的位置偏离localOffsetB，或角度差不等于localAngleB时，锁定关节对bodyB施加的最大作用力。 
·getMaxForce():number：获取setMaxForce()中设置的最大作用力 
4）位移关节PrismaticConstraint：
将刚体bodyB的运动方向，限定为在刚体bodyA本地坐标系统中的一个指定向量。构造函数为： 
function PrismaticContraint(bodyA:Body, bodyB:Body, options:Object) 
其中，bodyA和bodyB为受约束的刚体，options为关节设置选项，可以缺省，P2以默认值设置，其中选项为： 
·maxForce：当bodyB相对于bodyA的位置偏离localAxisA时，为使其恢复到约束位置，可以施加的最大作用力，默认为Number.MAX_VALUE 
·localAnchorA：控制点anchorA在bodyA本地坐标系下的坐标，默认[0,0] 
·localAnchorB：控制点anchorB在bodyB本地坐标系下的坐标，默认[1,0] 
·localAxisA：刚体受到约束时只可以在该坐标轴方向上移动，这是刚体bodyA坐标系下的一个向量，默认[1,0] 
·disableRotationalLock：是否禁止bodyB绕节点旋转，默认false，即bodyB不能自由旋转，此值只有在构造函数中设置才起作用。 
·upperLimitEnabled：是否开启bodyB移动方向上限，默认false，此时可以沿localAxisA正方向无限移动 
·upperLimit：设置bodyB沿localAxisA正方向可以移动的最大距离，默认为1 
·lowerLimitEnabled：是否开启bodyB移动方向下限，默认false，此时可以沿localAxisA负方向无限移动 
·lowerLimit：设置bodyB沿localAxisA负方向可以移动的最大距离，默认为0，该属性值要小于upperLimit 
除了上述在构造函数中的参数，PrismaticConstraint还有其他一些属性： 
·motorEnabled：是否开启马达属性，与motorSpeed配合使用。开启后，关节会对bodyB施加作用力，使其线速度达到motorSpeed，并在约束范围内一直保持该速度。开启或关闭马达属性，要用enableMotor()和disableMotor()方法。 
·motorSpeed：开启马达属性后，bodyB的目标速度值 
·position：在localAxisA上，bodyB相对于bodyA的当前位置 
PrismaticConstraint还有一些方法，用于调整关节的相关属性： 
·setLimits(lower, upper)：设置位移关节的上下限，其中lower一定要小于upper 
·disableMotor()：关闭马达属性 
·enableMotor()：开启马达属性 
可以创建一个空刚体来固定关节。所谓空刚体，就是没有包含任何形状对象的刚体，所以不会与任何刚体发生碰撞模拟。 
5）旋转关节RevoluteConstraint：
限制两个刚体只能绕指定的控制点旋转，该控制点是刚体bodyA本地坐标系下的坐标。其中一个刚体的位置或角度发生变化时，为了确保控制点和刚体的相对位置不变，另一个刚体也会被牵制发生位置和角度的变化。构造函数为： 
function RevoluteConstraint(bodyA:Body, bodyB:Body, options:Object) 
其中，bodyA和bodyB为受关节约束的两个刚体，options为关节设置选项，可以缺省，P2会按默认值进行设置。选项为： 
·worldPivot：全局坐标系下的关节节点，bodyA和bodyB均受约束，只能绕该节点旋转。设置该节点后，旋转关节会自动计算localPivotA和localPivotB本地节点。 
·localPivotA：节点worldPivot在bodyA刚体本地坐标系统下的坐标，默认[0,0] 
·localPivotB：节点worldPivot在bodyB刚体本地坐标系统下的坐标，默认[0,0] 
·maxForce：当刚体坐标偏离节点时，为使其恢复到节点位置，可以施加的最大作用力，默认为Number.MAX_VALUE 
RevoluteConstraint还包含几个方法： 
·setLimits(lower:number, upper:number)：设置bodyB绕节点旋转角度的上下限，值为弧度 
·enableMotor()：开启马达属性，与setMotorSpeed()配合使用，关节会对bodyB施加扭力，使其达到setMotorSpeed() 
·disableMotor()：关闭马达属性 
·setMotorSpeed(speed)：设置bodyB的目标角速度，只有开启马达属性后才其作用。 
·getMotorSpeed():number：读取马达的当前速度 
旋转关节常用于模拟小车运动。