如何在RealityKit中实现ModelEntity铰链固定与垂直定位？

我原本想把红色线条ModelEntity（flexEntity）固定到从USDZ加载的固定ModelEntity上实现摆动效果，现在实际需求是让这个红色线条始终垂直于底板，无论加载的固定部件如何对齐。我已为flexEntity添加PhysicsBody，但不知道如何将其一端固定到固定实体上，初始化代码如下：

let size: Float = 0.04
let flexEntity = ModelEntity(
    mesh: .generateBox(width: size, height: 100, depth: size),
    materials: [SimpleMaterial(color: .red, isMetallic: false)]
)
flexEntity.orientation = Transform(pitch: -.pi/2, yaw: 0, roll: 0).rotation

flexEntity.collision = CollisionComponent(
    shapes: [.generateBox(width: size, height: 100, depth: size)])

flexEntity.physicsBody = PhysicsBodyComponent(
    massProperties: .default,
    material: .default,
    mode: .dynamic
)

解决方案建议 #

1. 直接通过坐标计算实现垂直（推荐） #

既然最终目标是让线条始终垂直于底板，不需要依赖物理摆动，直接通过姿态计算更高效稳定：

• 获取固定底板的worldTransform，提取其平面法向量（即底板的垂直方向）。
• 计算flexEntity的旋转：让线条的轴线与底板法向量保持一致，确保始终垂直。
• 在update(_:)方法中实时更新flexEntity的位置和旋转，使其一端固定在预设挂载点，另一端沿垂直方向延伸。示例代码片段：

  func update(_ deltaTime: TimeInterval) {
      guard let fixedEntity = fixedEntity else { return }
      // 假设挂载点是fixedEntity的顶部中心，转换为世界坐标
      let mountPoint = fixedEntity.convert(position: [0, fixedEntity.bounds.extents.y, 0], to: nil)
      // 获取底板的垂直方向向量
      let upVector = fixedEntity.worldTransform.upVector
      // 设置flexEntity的位置（一端在挂载点）
      flexEntity.position = mountPoint
      // 计算旋转，让flexEntity沿upVector方向延伸
      flexEntity.orientation = simd_quatf(from: [0, 1, 0], to: upVector)
      // 调整位置，让线条中心在挂载点，确保一端固定（根据线条长度调整）
      flexEntity.position += upVector * (-50) // 线条高度是100，所以偏移50单位
  }
  

2. 物理约束实现固定（适配原摆动需求） #

如果需要先实现摆动效果再调整，可通过PhysicsJointComponent创建铰链接头固定一端：

• 确保固定实体的physicsBody.mode设置为.static。
• 创建铰链接头绑定flexEntity和固定实体：

  // fixedEntity为USDZ加载的固定实体
  let joint = PhysicsJointComponent(
      joint: .revolute(
          anchor: [0, 50, 0], // flexEntity本地的顶部中心（高度100，所以y=50）
          axis: [1, 0, 0], // 摆动轴
          connectedAnchor: fixedEntity.convert(position: [0, fixedEntity.bounds.extents.y, 0], to: nil),
          connectedAxis: [1, 0, 0]
      ),
      body: flexEntity.physicsBody!,
      connectedBody: fixedEntity.physicsBody!
  )
  flexEntity.components.set(joint)
  

  注意此方案用于实现摆动，和最终垂直需求不匹配，仅作原需求参考。

3. 命中测试确定挂载点 #

如果需要通过交互确定挂载位置，可利用ARView的命中测试：

@objc func handleTap(_ gesture: UITapGestureRecognizer) {
    let location = gesture.location(in: arView)
    if let result = arView.hitTest(location, types: .existingPlaneUsingGeometry).first {
        let hitPosition = result.worldTransform.translation
        let hitNormal = result.worldTransform.upVector
        // 设置flexEntity一端在命中点，沿法向量垂直延伸
        flexEntity.position = hitPosition + hitNormal * (-50)
        flexEntity.orientation = simd_quatf(from: [0, 1, 0], to: hitNormal)
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者lobax