デバイス・ワークスペース変換チュートリアル

このチュートリアルは 基本的なフォース・フィードバック の位置、回転、スケーリングを調整する方法を実演する。 Inverse3 デバイスの空間変換特性と方法を使用する。

はじめに

基本的なフォースフィードバックのためにシーンを設定した後、Haptic Originや Haptic Controllerの調整（移動、拡大縮小、回転など）が、予想通りハプティックフィードバックに影響しないことに気づくかもしれません。 フィードバックは、まだデバイスの前にある目に見えない球に対応し、これらの変換の影響を受けません。

この不一致は、力の計算がデバイスのカーソルの変換されていない実際の座標を使用するために発生します。 これに対処するために、Inverse3 Controllerコンポーネントによって提供されるスレッドセーフでキャッシュされた変換行列を利用し、ハプティックフィードバックの計算にワールド空間の変換を適用できるようにします。

シーン設定

チュートリアルの基本的なフォースフィードバックのシーンから始め、Inverse3コントローラーの手の大きさがあなたのデバイスに合っていることを確認します。 Haplyのロゴがカメラに向くようにHaptic Controllerを回転させ、Haptic Originのスケールを必要に応じて調整し、カーソルの範囲を広げたり、位置を調整します。

フォース・フィードバック・スクリプトの変更

をコピーする。 SphereForceFeedback.cs チュートリアルのBasic Force-Feedbackスクリプトを参考に、以下のように調整します。 OnDeviceStateChanged コールバック：

• 交換 device.LocalPosition と device.Position.
• 交換 device.LocalVelocity と device.Velocity.
• 交換 device.CursorSetLocalForce(force) と device.CursorSetForce(force).

private void OnDeviceStateChanged(Inverse3 device) {
    var force = ForceCalculation(device.Position, device.Velocity,
        _cursorRadius, _ballPosition, _ballRadius);

    device.CursorSetForce(force);
}

ゲーム体験

Inverse3カーソルを押したまま、プレイモードに入る。前の例と同じように、球に触れてみてください。 これで、Haptic Originと Haptic Controllerに適用された変形を反映した正確な触覚フィードバックが体験できるはずです。

ソースファイル

この例の完全なシーンと関連ファイルは、Unity Package Manager のTutorialsサンプルからインポートできます。

サンプルシーンには、Haptic Controllerと Haptic Originのランタイム調整用の追加スクリプトが含まれています。

スフィアフォースフィードバック.cs

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

using Haply.Inverse.Unity;
using UnityEngine;
using UnityEngine.Serialization;

namespace Haply.Samples.Tutorials._3_DeviceSpaceTransform
{
    public class SphereForceFeedback : MonoBehaviour
    {
        // must assign in inspector
        public Inverse3 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.Model.transform.lossyScale.x / 2f;
        }

        /// <summary>
        /// Saves the initial scene data cache.
        /// </summary>
        private void Awake()
        {
            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;
        }

        /// <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="device">The Inverse3 device instance.</param>
        private void OnDeviceStateChanged(Inverse3 device)
        {
            // Calculate the ball force. Using 'device.Position' instead of 'device.LocalPosition'
            // ensures the force calculation considers the device's offset and rotation in world space.
            var force = ForceCalculation(device.Position, device.Velocity,
                _cursorRadius, _ballPosition, _ballRadius);

            // Apply the calculated force to the cursor. Using 'device.CursorSetForce' instead of
            // 'device.CursorSetLocalForce' ensures that the force vector is correctly converted
            // from world space to the device's local space.
            device.CursorSetForce(force);
        }
    }
}