Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (六）手与物品交互（触摸、抓取）

往期回顾：
Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (一) 安装和配置
Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (二) 手部动画
Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (三) 转向和移动
Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (四) 传送
Unity VR开发教程 OpenXR+XR Interaction Toolkit 2.1.1 (五) UI

交互一般需要两个对象：一个是可交互的对象（Interactable），一个是发起交互的对象（Interactor，一般是玩家自己）。本系列教程中的传送功能也是交互的一种方式，可传送的地面是可交互的对象，手部发出的传送射线是发起交互的对象。而这篇教程将要介绍的是如何在 VR 世界中直接用双手与物品进行交互，此时物品是可交互的对象，手是发起交互的对象。

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教程说明

使用的 Unity 版本： 2020.3.36

使用的 VR 头显： Oculus Quest 2

前期的配置：环境配置参考教程一，手部模型参考教程二。本篇教程的场景基于上一篇教程搭建的场景进行延伸。

项目源码（持续更新）：https://github.com/YY-nb/Unity_XRInteractionToolkit_Tutorial2022/tree/master

最终实现的效果：

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VR 交互的类型

VR 中的交互一般分为三种类型：

• Hover （悬停） ：一般指的是发起交互的对象停留在可交互对象的交互区域。以手与物品交互为例，假设物品表面为可交互区域，当手触摸到物品（悬停在物品的可交互区域），则视为触发了 Hover。
• Grab（抓取）：这个概念好理解，就是把物品抓起来。
• Use（使用）：“使用” 是基于 “抓取” 的。有时候我们可以继续使用正在抓取的物体，触发它的一些特性。比如抓取一把枪视为 Grab，然后按下枪的扳机发射子弹则视为 Use。

接下来我会详细讲解这三种类型的用法。那么首先我们需要拥有可交互对象和发起交互的对象，让交互的条件成立，然后再具体实现交互的类型。

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发起交互的对象（Interactor）

⭐XR Direct Interactor 脚本

因为本教程场景中的 XR Origin 沿用了上一篇 UI 教程中的游戏物体，所以我们先回顾一下 XR Origin 目前的结构：

其中，LeftHand Controller 和 RightHand Controller 是专门负责手部的交互的，因此我们只需在这两个游戏物体上去添加组件或脚本。

为了让双手成为发起交互的对象，我们需要在这两个游戏物体上添加 XR Direct Interactor 脚本。

⭐添加可交互区域

XR Direct Interactor 需要一个 Trigger 类型的碰撞体，作为可交互的区域，并且这个碰撞体需要和 XR Direct Interactor 挂载到同一个游戏物体上。因此我这边直接在 LeftHand Controller 和 RightHand Controller 上分别添加一个 Sphere Collider，调整 Radius，并且把 Is Trigger 勾选。那么当可交互对象进入这个可交互区域后，就可以进行交互。

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可交互的对象（Interactable）

首先我们创建一个可交互的物品，我这边用红色方块来表示。

⭐添加刚体

因为手与物品的交互基本上是基于物理效果的，所以我们要为可交互的物体添加刚体。

⭐XR Simple Interactable 脚本

最简单的可交互脚本就是 XR Simple Interactable，但是它没有自带抓取的功能。

我们在方块上添加 XR Simple Interactable 脚本：

虽然 XR Simple Interactable 的官方文档没有说明需要添加刚体，但是实测后发现物体有了刚体后，XR Simple Interactable 脚本才会生效。

另外要注意的是，挂载可交互脚本的游戏物体还需要一个碰撞体。游戏运行后，这个碰撞体会自动赋给 XR Simple Interactable 的 Colliders 数组。

⭐Interactable Events

为了让 XR Simple Interactable 的效果可视化，我们可以添加几个功能：
1）当手触碰到方块时，方块的颜色发生改变。而这个功能也是 VR 交互方式中很常见的 Hover，即悬停在物品的可交互区域。
2）触碰到方块后，按下手柄 Grip 键，方块的颜色变成蓝色。
3）触碰到方块后，按住手柄的 Grip 键，再按下手柄的 Trigger 键，方块的颜色变回红色。

以上的三个功能也分别模拟了 VR 中常见的三种交互方式：悬停（Hover）、抓取（Grab）、使用（Use）。但是因为 XR Simple Interactable 脚本的局限性，我们不能真正将物品抓起来，而只能模拟 “抓取” 发生的事件。

这时候就要用到 XR Simple Interactable 脚本中的 Interactable Events，里面包含了交互时会发生的一些事件，可以看到里面有一个 Hover Entered，也就是开始悬停在可交互区域触发的事件。然后我们可以手动设置更改方块的材质，我这边想让方块被触碰后变成黄色。

然后，我们要实现的第二个和第三个功能分别对应了 Select Entered 和 Activated 这两个事件。同样地，我们在 Inspector 面板中手动绑定事件：

看到 Select 和 Activate，是不是觉得有些眼熟呢？我们打开 XR Interaction Toolkit 中自带的输入配置文件 XRI Default Input Actions：

可以看到 XRI LeftHand Interaction 或者 XRI RightHand Interaction 下就有 Select 和 Activate。Select 动作绑定的是 “按下 Grip 键” 这个操作，Activate 动作绑定的是 “按下 Trigger 键” 这个操作。

而 Interaction Events 中的 Select 和 Activate 使用的就是 XRI Default Input Actions 配置文件中的这两个动作，并且要注意的是：Activate 动作必须要以 Select 动作的发生为前提，Interactable Events 中的所有事件都是以与可交互对象发生了交互为前提。因此，当我们的手触碰到方块后按下手柄的 Grip 键，视为发生了 Select 动作，触发了 “方块的颜色变成蓝色” 这个事件；在手触碰到方块后按下手柄的 Grip 键的前提下，继续按下 Trigger 键，视为发生了 Activate 动作，触发了 “方块的颜色变成红色” 这个事件。

这时候，也许有人会有疑问：在上一篇 UI Demo 中，我们也有用到 Activate 这个动作，作用是按下 Trigger 键与 UI 进行交互。虽然 XR Controller 中是 Select Action 绑定的是 Select 这个动作，但是当 UI 射线射到 UI 上时，射线的颜色变成了白色，说明此时已经进入了选中的状态，而我们无需按下 Grip 键才能进入选中状态。

这是因为 Canvas 上的 Tracked Device Graphic Raycaster 脚本的特性。这个脚本能让 UI 被射线响应，当射线射到 UI 上时，自动进入选中的状态，也就是触发了 Select 动作。然后在 Select 动作发生的前提下，我们按下 Trigger 键就能与 UI 进行交互。因此 UI Demo 中的 Activate 也是以 Select 为前提。

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⭐XR Grab Interactable 脚本

给可交互的物体添加上这个脚本，就能实现真正的抓取。因为抓取对应的是 XRI Default Input Actions 配置文件中的 Select 动作，而 Select 动作绑定的是 “按下手柄的 Grip 键” 这个操作，所以当手部靠近可交互物体时，按下手柄的 Grip 键就能抓取物体。

注：要想使用 XR Grab Interactable 脚本，必须给物体添加刚体组件。不过即使之前没有刚体，添加 XR Grab Interactable 脚本也会自动给物体加上刚体。

⚡三种 Movement Type

在 XR Grab Interactable 脚本中，比较重要的是三种 Movement Type：Instantaneous， Kinematic 和 Velocity Tracking

为了以示区分，我这边创建了三个挂载 XR Grab Interactable 脚本的方块，红色方块对应 Instantaneous，黑色方块对应 Kinematic，绿色方块对应 Velocity Tracking

Instantaneous：
物体的移动位置和姿态完全跟随了 Interactor（手）的移动。它是通过在每一帧更新 Position 和 Rotation 进行移动，所以看上去物体跟随手部的移动是几乎没有延迟的。但是这种移动方式没有运用物理刚体的效果（即使物体上有刚体）。此时抓取的物体会穿过带有碰撞体的桌子，并且和其他刚体方块的碰撞效果也不是基于物理的。

Kinematic：
通过 Kinematic Rigidbody（运动刚体）进行移动，跟随手部移动的过程中会有一些延迟。移动过程中物体不受力和碰撞的作用。所以此时物体触碰其他碰撞体不会受到反作用力，比如物体还是能穿过带有碰撞体的桌子。但是可以对其他刚体（Kinematic Rigidbody 除外）施加物理效果，比如此时移动的 Kinematic 方块能够推动其他放置在桌子上的方块。

Velocity Tracking：
通过设置刚体的速度和角速度进行移动。跟随手部移动的过程中会有一些延迟。移动过程中带有刚体的物理效果，比如会和带有碰撞体的桌子发生碰撞，也可以对其他刚体产生力的效果。

⚡Attach Transform 抓取点

XR Grab Interactable 脚本中有一个 Attach Transform 变量可以赋值，作为物体的抓取点。如果没有赋值，将默认以物体的 position 作为抓取点。

这个变量有时候很有用。比如抓取一把枪，那么物品的抓取点应该位于枪柄上。
现在我们造一把简易的枪，来看看 Attach Transform 怎么使用，当然大家也可以用自己的模型资源。

然后添加碰撞体，刚体以及 XR Grab Interactable 脚本。这里我先把 Movement Type 设为 Instantaneous。此时如果运行程序，会发现抓取枪的抓取点不是我们想要的样子。

这时候，Attach Transform 就派上了用场。我们可以在枪的游戏物体下创建一个子物体，叫做 Attach Point。

然后将 Attach Point 赋给 Attach Transform：

接下来我们运行程序，动态调整 Attach Point 的 Position 和 Rotation，直到手能握住枪柄，复制 Attach Point 的 Transform组件，退出程序后将其粘贴至 Attach Point 原来的 Transform 组件。

现在，抓取点的效果看起来稍微好了一点，大家也可以自行优化。但是这里还有一个问题，刚刚的 Attach Point 对应的是右手的抓取点，如果我用左手抓取枪，会发现 Attach Point 的位置是不对的。具体的解决方法我会放在下一个部分的 “优化一：左右手抓取” 进行详细说明。

值得注意的是，仅设置 Attach Transform 只是粗略地抓取。因为它在物理效果上显得不是很真实，可以看到物体和手之间还是有穿模的现象。如果要实现精细地抓取，会稍微麻烦一点，今后也会出相应的教程进行详细说明。

关于 XR Grab Interactable 脚本的其他变量设置，大家可以参考官方文档：
https://docs.unity3d.com/Packages/[email protected]/manual/xr-grab-interactable.html

⚡代码实现 Use 功能（制作简易手枪）

接着上面枪的例子，我们要怎么实现抓起枪后按下手柄 Trigger 键进行射击呢？这个功能实际上就是 VR 交互中的 Use 功能。

联想 XR Simple Interactable 和 Interactable Events 的部分，因为 XR Grab Interactable 脚本中也有一模一样的 Interactable Events，所以我们可以在 Inspector 面板中绑定 Activate 触发时的事件。不过，现在我想展示如何用代码来进行 Interactable Events 事件的绑定。

核心脚本

我们创建一个脚本，叫做 GunController，把它挂载到枪的游戏物体上。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.XR.Interaction.Toolkit;

public class GunController : MonoBehaviour
{
    public GameObject bullet;
    public Transform spawnPoint;
    public float fireSpeed = 40;

    void Start()
    {
        XRGrabInteractable grabbable = GetComponent<XRGrabInteractable>();
        grabbable.activated.AddListener(FireBullet);
    }

    private void FireBullet(ActivateEventArgs arg)
    {
        GameObject spawnBullet = Instantiate(bullet,spawnPoint.position,spawnPoint.rotation);
        spawnBullet.GetComponent<Rigidbody>().velocity = spawnPoint.forward * fireSpeed;
        Destroy(spawnBullet,5);
    }
}

其中最重要的部分就是获取 XR Grab Interactable 中的 activated 事件，然后通过 AddListener 绑定事件触发的函数。

制作子弹（碰撞检测方式设为 Continous Dynamic）

然后我们可以创建一个子弹的 Prefab（需要刚体和碰撞体）：

这里有个小坑需要注意一下，就是我们最好要把子弹 Rigidbody 的 Collision Detection 设为 Continous Dynamic，否则因为子弹是高速运动的，有时候会检测不到和刚体的碰撞，造成子弹直接从物体中间穿过去。

制作子弹发射位置

再创建一个枪的子物体，叫做 Spawn Point，作为子弹生成的位置。该物体的 z 轴箭头方向对应子弹发射的方向。

然后把子弹和 Spawn Point 赋给 Gun Controller：

这时候，枪的功能就制作好了。我们试着运行程序：

大功告成！

优化一：左右手抓取（判断哪只手与物体交互）

到目前为止，我们还有一个问题没有被解决，就是枪的 Attach Transform 的为止只适用于右手的抓取。我们希望左右手的抓取点都是正确的，但是枪的 XR Grab Interactable 脚本只能有一个 Attach Transform。那么我们其实可以动态地去切换左右手对应的 Attach Transform。

首先，我们要准备好左右手对应的 Attach Point，作为切换用的 Attach Transform：

然后，我们需要修改之前写的 GunController 脚本 （ 方法一）：

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.XR.Interaction.Toolkit;

public class GunController : MonoBehaviour
{
    public GameObject bullet;
    public Transform spawnPoint;
    public float fireSpeed = 40;

    private Transform leftHandAttachPoint;
    private Transform rightHandAttachPoint;
    private XRGrabInteractable grabbable;

    void Start()
    {
        leftHandAttachPoint = transform.Find("LeftHand Attach Point");
        rightHandAttachPoint = transform.Find("RightHand Attach Point");
        grabbable = GetComponent<XRGrabInteractable>();
        grabbable.selectEntered.AddListener(ChangeAttachTransform);
        grabbable.activated.AddListener(FireBullet);
    }

    private void ChangeAttachTransform(SelectEnterEventArgs arg)
    {
        Transform interactor = arg.interactorObject.transform; 
        if (interactor.name == "LeftHand Controller")
        {
            grabbable.attachTransform = leftHandAttachPoint;
        }
        else if (interactor.name == "RightHand Controller")
        {
            grabbable.attachTransform = rightHandAttachPoint;
        }
    }

    private void FireBullet(ActivateEventArgs arg)
    {
        GameObject spawnBullet = Instantiate(bullet,spawnPoint.position,spawnPoint.rotation); 
        spawnBullet.GetComponent<Rigidbody>().velocity = spawnPoint.forward * fireSpeed;
        Destroy(spawnBullet,5);
    }
}

核心思想就是给 XR Grab Interactable 的 Select Entered 事件绑定事件触发的函数，通过判断是哪一个 Interactor 来决定切换成哪一个 Attach Transform。

刚刚我们将左右手切换抓取的功能写在了枪的控制器中，但是这样代码的耦合性可能会比较高，因为除了枪，可能还会有其他的物体可以用左右手切换抓取。如果想要让左右手抓取的脚本更为通用，我们可以新建一个脚本继承 XR Grab Interactable （方法二）:

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using UnityEngine.XR.Interaction.Toolkit;

public class XRGrabInteractableTwoAttach : XRGrabInteractable
{
    public Transform leftAttachTransform;
    public Transform rightAttachTransform;
    protected override void OnSelectEntered(SelectEnterEventArgs args)
    {

        if(args.interactorObject.transform.CompareTag("Left Hand"))
        {
            attachTransform = leftAttachTransform;
        }
        else if(args.interactorObject.transform.CompareTag("Right Hand"))
        {
            attachTransform = rightAttachTransform;
        }
        base.OnSelectEntered(args);
    }
}

核心思想类似，我们是重写了 XR Grab Interactable 当中的 OnSelectEntered 方法，它会在 Select Entered 事件触发时被调用。

然后，我们把 Gun 上的 XR Grab Interactable 脚本替换成 XRGrabInteractableTwoAttach，而之前 GunController 当中和左右手抓取相关的代码就可以删除了。

另外，我这边将左右手 Attach Transform 的赋值改为了拖动赋值，并且用 Tag 来判断是哪一个 Interactor，所以不要忘了在编辑器中进行赋值，并且给 LeftHand Controller 和 RightHand Controller 加上 Tag 哦。

最终效果：

优化二：防止传送射线误触发远距离抓取（Interaction Layer Mask）

如果大家的项目中沿用了传送的功能，那么会发现一个 BUG：当向前推动手柄摇杆发射传送射线的时候，如果射线刚好射到可交互的物品上，这个物品会 “附着”在射线上，跟随射线移动，效果就和抓取一样，我们称这种现象为远距离抓取，它是由射线来控制抓取，这一部分我会在下一篇教程中进行详细说明。

因为 XR Grab Interactable 的抓取对应的是 Select 这个动作，而激活传送射线也是对应 Select ，所以此时我们是误打误撞触发了远距离抓取，因此我们要想办法让传送射线不触发远距离抓取。实现方式也很简单，我们需要对之前传送的相关组件进行一些设置。

首先我们找到负责发射传送射线的 XR Ray Interactor 脚本，将关注点放到 Interaction Layer Mask 上。

Interaction Layer Mask 相当于交互的过滤器，表示交互的层级。当发起交互的对象（Interactor） 和可交互的对象（Interactable）的 Interaction Layer Mask 至少有一个是相同的，那么它们是可以被交互的。

XR Ray Interactor 作为 Interactor，它的层级是 Everything。然后我们找到作为 Interactable 的 Teleport Area，可以看到它的层级是 Default。

因为 Default 包含在 Everything 中，所以满足 Interactor 和 Interactable 的 Interaction Layer Mask 至少有一个是相同的条件，即二者可以交互。

我们再看手与物品交互过程中的 XR Direct Interactor 和 XR Grab Interactable，它们的层级也分别是 Everything 和 Default。所以物品的 Default 也包含在传送射线的 Everything 中，传送的射线是能够与物品进行交互的。

那么我们可以单独为传送设置一个层级。我们点击 XR Ray Interactor 的 Interaction Layer Mask，再选择 Add Layer，我们新建一个 Teleport 层级：

然后将与传送有关的 XR Ray Interactor 和 Teleport Area 的 Interaction Layer Mask 改成 Teleport：

然后把 XR Direct Interactor 的 Interaction Layer Mask 改为 Default，这样用于抓取的 Interactor 和 Interactable 的层级是相同的，不会对其他的交互方式产生干扰。当然，我们也可以为抓取单独设立一个 Interaction Layer Mask。重要的是搞清楚 Interaction Layer Mask 的作用。

现在再次运行程序，这个 BUG 就消失啦！此时传送射线就只能和 Teleport Area 进行交互。

⚡其他功能一：将与物体接触的地方作为抓取点（Dynamic Attach）

我们之前介绍的抓取功能通过设置 Attach Transform，确定了物体被抓取后的位置与朝向。可以发现无论从物体上的哪个部位进行抓取，被抓取后的姿态都是相同的。

有时候，我们并不想要这种抓取方式，而是希望手能直接抓在抓取的部位上。XR Grab Interactable 脚本也提供了这个功能。

现在，我创建一个细长的 Cube，作为该功能的测试物体。

添加碰撞体，刚体。然后添加 XR Grab Interactable 脚本，勾选其中的 Use Dynamic Attach ：

勾选后会自动跳出 Match Position （匹配抓取时的 Position），Match Rotation（匹配抓取时的 Rotation），Snap To Collider（抓在物体的碰撞体上）。这些选项可以根据需求进行更改。

效果：

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⭐XR Tint Interactable Visual 脚本

这个脚本可以挂载到可交互对象上，当发起交互的对象（Interactor）悬停（Hover）或者选中（Select 动作触发，对应 Input System 中设置的 Select 映射关系，一般和 “按下手柄 Grip 键” 进行绑定）可交互的对象时，能够暂时改变可交互对象的颜色。

调整 Tint Color 能够设置想要改变的颜色；勾选 Tint On Hover 能够在 Hover 的时候改变颜色；勾选 Tint On Selection 能够在 Select 的时候改变颜色。

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