laya2.0 box2d系列三 关节

一、基础概念

参考拉小登博客 初识Box2D关节b2Joint

1.刚体rigidbody ：刚体是指在运动中和受力作用后，形状和大小不变，而且内部各点的相对位置不变的物体。可参考laya2.0 box2d系列一 基础概念和刚体

2.碰撞体collider：碰撞体是给物体加一个判定框，当碰撞框重叠的时候，两物体发生碰撞。碰撞体是检测物理碰撞的框架，他永远跟随物体的刚体移动，不会产生偏差。碰撞体有四种：矩形碰撞体，圆形碰撞体，线形碰撞体，多边形碰撞体。每个碰撞体都是继承自碰撞体基类。可参考laya2.0 box2d系列二 碰撞体

3.关节joint：关节可以对两个或多个物体进行一种约束。

• JointBase->Component 关节基类
• DistanceJoint 距离关节：两个物体上面各自有一点，两点之间的距离固定不变
• GearJoint 齿轮关节：用来模拟两个齿轮间的约束关系，齿轮旋转时，产生的动量有两种输出方式，一种是齿轮本身的角速度，另一种是齿轮表面的线速度
• MotorJoint 马达发动机关节：用来限制两个刚体，使其相对位置和角度保持不变
• MouseJoint 鼠标关节：鼠标关节用于通过鼠标来操控物体。它试图将物体拖向当前鼠标光标的位置。而在旋转方面就没有限制。
• PrismaticJoint 平移关节：移动关节允许两个物体沿指定轴相对移动，它会阻止相对旋转
• PulleyJoint 滑轮关节：它将两个物体接地(ground)并彼此连接，当一个物体上升，另一个物体就会下降
• RevoluteJoint 旋转关节：旋转关节强制两个物体共享一个锚点，两个物体相对旋转
• RopeJoint 绳索关节：限制了两个点之间的最大距离。它能够阻止连接的物体之间的拉伸，即使在很大的负载下
• WeldJoint 焊接关节：焊接关节的用途是使两个物体不能相对运动，受到关节的限制，两个刚体的相对位置和角度都保持不变，看上去像一个整体
• WheelJoint 轮子关节：围绕节点旋转，包含弹性属性，使得刚体在节点位置发生弹性偏移

image.png

在医学上，骨与骨之间连接的地方称为关节。在Box2D中，刚体与刚体之间连接的线段叫做关节，不难理解吧。实际上，刚体可以看做是骨头，不过医学上的骨头都是同轴的，也就是说，它们都围着同一点旋转，不信看看你自己的手腕、膝盖、手指，哈哈。如果你发现自己的两个骨头不是围着同一个轴旋转，赶紧去医院，因为你脱臼了！！Box2D中的关节就没那么多限制了，可以是同轴，也可以是’脱臼”。

要创建b2Joint实例，首先要创建b2JointDef关节需求，这一点跟b2Body的创建过程是类似的；然后调用initialize()函数设置并实例化关节；b2JointDef有很多的子类(如b2DistanceJointDef, b2FrictionJointDef, b2GearJointDef, b2LineJointDef等等)，这些子类都继承了initialize()方法，它们也都用这个方法来创建，不过，需要根据具体的关节需求，设置一些特殊的属性

二、laya实现

1.JointBase

override protected function _onEnable():void {
    _createJoint();
}

override protected function _onAwake():void {
    _createJoint();
}

protected function _createJoint():void {
}

都留着子类去重写了

2.DistanceJoint 参考官方文档 物理一 距离关节

image.png

通过固定长度的关节将两刚体联系到一起，使这两个刚体始终保持一定的距离。用于木棍，骨骼，弹簧一样的约束关系。

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• otherBody
  [首次设置有效]关节的连接刚体，可不设置，默认为左上角空刚体。

• otherAnchor
  [首次设置有效]链接刚体链接点，是相对于otherBody的左上角位置偏移。

• selfAnchor
  [首次设置有效]自身刚体链接点，是相对于自身刚体的左上角位置偏移。

• frequency
  弹簧系统的震动频率，可以视为弹簧的弹性系数

• damping
  刚体在回归到节点过程中受到的阻尼，建议取值0~1。

• length
  约束的目标静止长度。

• collideConnect
  [首次设置有效]两个刚体是否可以发生碰撞，默认为false。（截图为true注意不要混淆）

官方的例子也很好理解，如果设置其中一个kinematic，不受重力影响，就会固定在一点，成为一个钟摆；如果都是动态的，则会掉下来，看起来像是自行车的两个轮子。

3.MouseJoint鼠标关节
可以点击刚体，然后把它拖走。拖走之后，不松鼠标，停下来时，能看到鼠标吸附在刚体的那个位置，它就是anchor属性，表示关节的链接点。这是一个x,y属性值 ，表示相对于自身刚体左上角的位置偏移，如果不设置则鼠标点到刚体哪里，连接点就是哪里。注意这个值是laya坐标值。

override protected function _createJoint():void {
    if (!_joint) {
        selfBody ||= owner.getComponent(RigidBody);
        if (!selfBody) throw "selfBody can not be empty";
        
        var box2d:* = window.box2d;
        var def:* = _temp || (_temp = new box2d.b2MouseJointDef());
        if (anchor) {
            var anchorPos:Point = Sprite(selfBody.owner).localToGlobal(
                Point.TEMP.setTo(anchor[0], anchor[1]), false, Physics.I.worldRoot);
        } else {
            anchorPos = Physics.I.worldRoot.globalToLocal(
                Point.TEMP.setTo(Laya.stage.mouseX, Laya.stage.mouseY));
        }
        var anchorVec:* = new box2d.b2Vec2(
            anchorPos.x / Physics.PIXEL_RATIO, anchorPos.y / Physics.PIXEL_RATIO);
        def.bodyA = Physics.I._emptyBody;
        def.bodyB = selfBody.getBody();
        def.target = anchorVec;
        def.frequencyHz = _frequency;
        def.damping = _damping;
        def.maxForce = _maxForce;
        _joint = Physics.I._createJoint(def);
    }
}

在拉小登博客 让刚体听我的——鼠标拖动Box2D刚体使用了b2World世界的QueryPoint方法，来编历world中所有的刚体，判断p点是否在刚体上。如果是，则将刚体对应的b2Fixture传入到callBack函数中。然后我可以利用b2Fixture.GetBody()方法获取刚体，具体代码如下：

private function getBodyAtMouse():b2Body
{
    //转换鼠标坐标单位，除以30从m该为px
    var mouseVector:b2Vec2 = new b2Vec2(mouseX / 30, mouseY / 30);
    //鼠标下的刚体
    var bodyAtMouse:b2Body = null;
    //queryPoint函数中要用到的回调函数，注意，它必须有一个b2Fixture参数
    function callBack(fixture:b2Fixture):void {
        if ( fixture == null) return;
        //如果fixture不为null，设置为鼠标下的刚体
        bodyAtMouse = fixture.GetBody();
    }
    //利用QueryPoint方法查找鼠标滑过的刚体
    world.QueryPoint(callBack, mouseVector);
    //返回找到的刚体
    return bodyAtMouse;
}

4.RevoluteJoint 旋转关节
参考拉小登博客 Box2D 关节——”马达关节” b2RevoluteJoint
注：虽然 拉小登 在说马达关节，其实在laya中对应的是旋转关节。
“马达关节”b2RevoluteJoint同样连接了两个刚体bodyA和bodyB。它只有一个节点anchor，所以两个刚体都只能围绕这一个节点选择。另外，我们可以在这个节点anchor位置施加一个作用力maxMotorTorque，这样节点就会想马达一样转起来，所以我把它叫做”马达关节”。还是不好理解，对吧！那就再打个比方，我把b2RevoluteJoint关节比作….电风扇。风扇叶是bodyA，马达是anchor，底座是bodyB，下面的图可以更好的解释这一点：

image.png

revoluteJoint.Initialize( bodyA, bodyB, new b2Vec2(posA.x / 30, posA.y / 30));
在LAYA中是这样封装的：

//if (!otherBody) throw "otherBody can not be empty";
selfBody ||= owner.getComponent(RigidBody);
if (!selfBody) throw "selfBody can not be empty";

var box2d:* = window.box2d;
var def:* = _temp || (_temp = new box2d.b2RevoluteJointDef());
var anchorPos:Point = Sprite(selfBody.owner).localToGlobal(
    Point.TEMP.setTo(anchor[0], anchor[1]), false, Physics.I.worldRoot);
var anchorVec:* = new box2d.b2Vec2(
    anchorPos.x / Physics.PIXEL_RATIO, anchorPos.y / Physics.PIXEL_RATIO);
def.Initialize(otherBody ? otherBody.getBody() : 
    Physics.I._emptyBody, selfBody.getBody(), anchorVec);
def.enableMotor = _enableMotor;
def.motorSpeed = _motorSpeed;
def.maxMotorTorque = _maxMotorTorque;
def.enableLimit = _enableLimit;
def.lowerAngle = _lowerAngle;
def.upperAngle = _upperAngle;
def.collideConnected = collideConnected;

_joint = Physics.I._createJoint(def);
}

在拉小登博客 Box2D如何固定动态刚体使用旋转关节，实现了一个传送皮带的效果。

5.平移关节PrismaticJoint
没什么好说的，anchor是[首次设置有效]关节的控制点，是相对于自身刚体的左上角位置偏移。设成1,1会向着右下角移动。

6.GearJoint 齿轮关节：用来模拟两个齿轮间的约束关系，齿轮旋转时，产生的动量有两种输出方式，一种是齿轮本身的角速度，另一种是齿轮表面的线速度

齿轮绑定了两个关节，类型必须是RevoluteJoint或者PrismaticJoint。

override protected function _createJoint():void {
    if (!_joint) {
        if (!joint1) throw "Joint1 can not be empty";
        if (!joint2) throw "Joint2 can not be empty";
        
        var box2d:* = window.box2d;
        var def:* = _temp || (_temp = new box2d.b2GearJointDef());
        def.bodyA = joint1.owner.getComponent(RigidBody).getBody();
        def.bodyB = joint2.owner.getComponent(RigidBody).getBody();
        def.joint1 = joint1.joint;
        def.joint2 = joint2.joint;
        def.ratio = _ratio;
        def.collideConnected = collideConnected;
        _joint = Physics.I._createJoint(def);
    }
}

源代码很少，属性就2个。