Threejs用切线实现模型沿着轨道行驶

        这次讲一个经常遇到的使用场景，让模型沿着轨迹运动，这个场景需要解决两个问题，第一是让模型沿着轨迹运动，第二是在沿着轨迹运动的同时，要保持模型的头部也时刻保持前方，而不是单纯的只是更新模型位置。

        还是先创建一个场景，添加相机，灯光，渲染器等，然后需要创建一个轨迹，这里用CatmullRomCurve3创建一个3维曲线，这个的好处是等会可以将此曲线拆解成多个同等份的点，因为我们需要不断更新模型在此曲线的位置，实际上就是不停的切换此曲线上连接的多个点，来实现位置的不断更新。

        首先根据四个点创建曲线，并将曲线分解为多个点，再用这些点绘制成一条曲线并加入到场景中，方便后面观察模型的运动轨迹。

 this.cameraCurve = new THREE.CatmullRomCurve3([new THREE.Vector3(-300, 40, 200),new THREE.Vector3(300, 40, 200),new THREE.Vector3(300, 40, -200),new THREE.Vector3(-300, 40, -200),],true);//参考路径上取1000个点，每个点上添加蓝色小球const pathPoints = this.cameraCurve.getPoints(this.pathIndex);//绘制一条路径参考线与上面的线重合，方便查看小车的行动轨迹const geometry = new THREE.BufferGeometry().setFromPoints(pathPoints);const material = new THREE.LineBasicMaterial({ color: '#000000', linewidth: 1, });//设置线条的颜色和宽度const curveObject = new THREE.Line(geometry, material);scene.add(curveObject);

此时场景中就出现一条曲线，作为模型运动的轨迹，

接着，需要在场景中添加一个模型，我这添加一个agv车，更方便观察车的车头方向，因为是外部模型需要加载GLTFLoader，缩放到适合的大小，并将车的位置放在曲线的第一个点位置，防止在运动前突然闪现到开始运动的点开始运动。

 //在场景中加载一个agv小车，并将agv小车放在曲线的第一个点上const loader = new GLTFLoader()loader.load("/static/model/agv.gltf", (gltf) => {this.agv = gltf.scene;this.agv.position.set(pathPoints[0].x, pathPoints[0].y, pathPoints[0].z)   // 模型位置this.agv.scale.set(0.1,0.1,0.1)scene.add(this.agv)   // 加入场景})

曲线和车都加好了，需要开始设置动画了，也是最关键的部分，运动的部分比较简单，因为获取到了曲线的多个连续点，只需要不断地更新车的位置到每个点就好了，保持车头方向需要先获取车所在点向量的切线，位置向量和切线向量相加即为所需朝向的点向量。

 if (this.agv) {// 判断agv加载完成后，开始不断更新agv的位置const sphereCurveIndex = this.pathIndex / 1000; // //取相参考径上当前点的坐标，取值0~1const positionVec = this.cameraCurve.getPointAt(sphereCurveIndex);//获取曲线上位置的点，传值为0-1的小数表示整个线段的位置this.agv.position.set( positionVec.x, positionVec.y, positionVec.z);//设置新的agv位置const tangent = this.cameraCurve.getTangentAt(sphereCurveIndex); // 返回一个点t在曲线上位置向量的法线向量（getTangentAt是返回曲线上某个点的切线）const lookAtVec = tangent.add(positionVec);// 位置向量和切线向量相加即为所需朝向的点向量this.agv.lookAt(lookAtVec);//设置agv的模型朝向为切线的方向}

完整的代码如下：

<template><div><div id="container"></div></div>
</template><script>
import * as THREE from 'three'
import {OrbitControls} from "three/addons/controls/OrbitControls";
import {GLTFLoader} from "three/addons/loaders/GLTFLoader";let scene;
export default {name: "agv-single",data() {return{camera:null,cameraCurve:null,renderer:null,container:null,controls:null,pathIndex:1000,//小车的运动轨迹点索引agv:null}},methods:{initScene(){scene = new THREE.Scene();},initCamera(){this.camera = new THREE.PerspectiveCamera(45, window.innerWidth / window.innerHeight, 0.1, 10000);this.camera.position.set(500,500,500);},initLight(){//添加两个平行光const directionalLight1 = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 1.5);directionalLight1.position.set(-300,-300,600)scene.add(directionalLight1);const directionalLight2 = new THREE.DirectionalLight(0xffffff, 1.5);directionalLight2.position.set(600,200,600)scene.add(directionalLight2);},initRound(){//通过CatmullRomCurve3连接4个点绘制一条曲线，且闭合this.cameraCurve = new THREE.CatmullRomCurve3([new THREE.Vector3(-300, 40, 200),new THREE.Vector3(300, 40, 200),new THREE.Vector3(300, 40, -200),new THREE.Vector3(-300, 40, -200),],true);//参考路径上取1000个点，每个点上添加蓝色小球const pathPoints = this.cameraCurve.getPoints(this.pathIndex);//绘制一条路径参考线与上面的线重合，方便查看小车的行动轨迹const geometry = new THREE.BufferGeometry().setFromPoints(pathPoints);const material = new THREE.LineBasicMaterial({ color: '#000000', linewidth: 1, });//设置线条的颜色和宽度const curveObject = new THREE.Line(geometry, material);scene.add(curveObject);//在场景中加载一个agv小车，并将agv小车放在曲线的第一个点上const loader = new GLTFLoader()loader.load("/static/model/agv.gltf", (gltf) => {this.agv = gltf.scene;this.agv.position.set(pathPoints[0].x, pathPoints[0].y, pathPoints[0].z)   // 模型位置this.agv.scale.set(0.1,0.1,0.1)scene.add(this.agv)   // 加入场景})},initRenderer(){this.renderer = new THREE.WebGLRenderer({ antialias: true });this.container = document.getElementById("container")this.renderer.setSize(this.container.clientWidth, this.container.clientHeight);this.renderer.setClearColor('#AAAAAA', 1.0);this.container.appendChild(this.renderer.domElement);},initControl(){this.controls = new OrbitControls(this.camera, this.renderer.domElement);this.controls.enableDamping = true;this.controls.maxPolarAngle = Math.PI / 2.2;      // // 最大角度},initAnimate() {//参考路径的索引在1001~0中往复减少以实现小车循环行驶if (this.pathIndex === 0) {this.pathIndex = 1001;}this.pathIndex -= 1;if (this.agv) {// 判断agv加载完成后，开始不断更新agv的位置const sphereCurveIndex = this.pathIndex / 1000; // //取相参考径上当前点的坐标，取值0~1const positionVec = this.cameraCurve.getPointAt(sphereCurveIndex);//获取曲线上位置的点，传值为0-1的小数表示整个线段的位置this.agv.position.set( positionVec.x, positionVec.y, positionVec.z);//设置新的agv位置const tangent = this.cameraCurve.getTangentAt(sphereCurveIndex); // 返回一个点t在曲线上位置向量的法线向量（getTangentAt是返回曲线上某个点的切线）const lookAtVec = tangent.add(positionVec);// 位置向量和切线向量相加即为所需朝向的点向量this.agv.lookAt(lookAtVec);//设置agv的模型朝向为切线的方向}requestAnimationFrame(this.initAnimate);this.renderer.render(scene, this.camera);},initPage(){this.initScene();this.initCamera();this.initLight();this.initRenderer();this.initControl();this.initRound();this.initAnimate();}},mounted() {this.initPage()}
}
</script><style scoped>
#container{position: absolute;width:100%;height:100%;overflow: hidden;
}</style>

效果如下：

模型沿着曲线运动

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