Omniverse上で摩擦実験を行う
環境の準備
Isaac Sim環境で行います。Isaac Sim環境の用意はこちらを参考にしてください。
Create/Physics/Ground Planeをクリックします。
地面がStageに出現します。
SphereやCubeを置いてみます。
Create/Physics/Physics sceneをクリックします。
Physics sceneの役割
Physics sceneは、3Dオブジェクトに対して重力、衝突、摩擦などの物理法則を適用し、現実世界の動きを模倣します。これにより、オブジェクトが自然に落下したり、衝突したり、転がったりする様子をシミュレートできます。
Primに物理特性を付与する
現時点でスタートボタンを押しても、何も起こりません。
先ほど置いたCubeに物理特性を付与します。
Cubeを選択した状態で
Add/Physics/Rigid Body with Colliders Presetを選択します。
これによりCubeに物理特性が付与されます。
Cubeを床から離した位置において、スタートするとCubeが落下する様子が確認できるはずです。
※Rigid Body Presetについて
Rigid Body Presetは、オブジェクトの物理的な挙動を定義するためのプリセットです。
Presetの種類例
Static: 静的なオブジェクト。他のオブジェクトと衝突しても動きません (例: 地面、壁)。
Dynamic: 動的なオブジェクト。重力や他のオブジェクトとの衝突の影響を受けます (例: ボール、箱)。
Kinematic: スクリプトやアニメーションによって制御されるオブジェクト。物理シミュレーションの影響は受けません (例: ドア、動くプラットフォーム)。
Presetの設定項目例
Mass: 質量。
Linear Damping: 線形減衰。空気抵抗などによる速度の減衰。
Angular Damping: 角減衰。回転速度の減衰。
Sleep Threshold: スリープしきい値。オブジェクトの動きが遅くなると、シミュレーションの負荷を軽減するためスリープ状態に移行します。
Primを動かす
CUBEを選択した状態で、Property/Raw USD properties/extra properties/Liner velocityに値を入れます。
X＝5（ｍ）を入れてみます。
スタートするとCubeが動く様子が確認できるはずです。
床に触れた瞬間にCubeの動きが止まってしまいます。摩擦のパラメーターを変更して、試してみます。
Physics material
「Physics Material」は、物体の物理的特性や材料特性を定義するための設定です。この設定を使用することで、物体がどのように振る舞うか、つまり衝突時の反応や摩擦の特性、弾性などを調整することができます。
Physics Materialの主な特性
摩擦（Friction）:
物体同士が接触した際の摩擦力を定義します。摩擦係数は通常、動的摩擦（すべるときの摩擦）と静的摩擦（動き出すときの摩擦）に分かれています。摩擦の値が高いほど、物体の動きが妨げられます。
反発係数（Restitution）:
衝突後に物体がどれだけのエネルギーを保持して跳ね返るかを示します。値が1に近いほど、衝突後にほぼ元のエネルギーを持ち、跳ね返りが強くなります。値が0に近い場合、エネルギーがほとんど失われ、物体は動かなくなります。
密度（Density）:
物質の質量と体積の比率を示し、物体の重さに直接的な影響を与えます。密度が高いほど、同じ体積の中にもっと質量が含まれます。
せん断剛性（Shear Stiffness）:
ソフトボディ物体などの柔軟性を示す特性で、形がどれだけ変わりやすいかを決定します。
流体特性:
流体シミュレーションの場合、材料の粘度やその他の流体特性を設定することができます。
メニューのCreate/Physics/Physics Materialをクリックします。
Rigid Body Materialを選択します。
Propertyを見ると様々な項目があります。
摩擦の項目は以下です。
Static Friction＝静摩擦
Dynamic Friction＝動摩擦
Physics materialを設定する
CubeのPropertyで先ほど作ったPhysics materialを下記のように設定します。
これでCubeにPhysics materialが設定されます。
※注意点 Physics material on selected modelsに設定をします。上のほうに同じようにMaterialを設定する項目が上にありますが、これは見た目を設定するものなので異なります。
同じようにFloorにPhysics materialを設定します。
まず、Physics materialを複製します。名前もわかりやすいように変えておきます。
Collision PlaneにPhysics materialを設定します。これにより床の摩擦を設定できます。
Cubeをもう一つ用意して、別のPhysics materialを設定します。
・Cubeを複製
・Physics materialを複製
・Physics materialを設定
摩擦係数を変えてみる
それぞれのFrictionの値を0.0～1.0の間に設定します。
Frictionの
値によって滑りが異なる様子が確認できると思います。
