Nivelletyn kaivoskoneen animointi Unreal Engine 4 -pelimoottorilla

Abstract

Opinnäytetyössä toteutettiin Cybercube Oy:lle Unreal Engine 4-pohjaisiin kaivossimulointeihin helposti integroitava nivelletyn kaivoskoneen malli. Animoitujen kaivoskoneiden tulisi kyetä seuraamaan ennalta määrättyä reittiä sekä suorittamaan konetyypille ominaisia toimintoja. Tavoitteena oli luoda toimintamallit kahdelle eri kaivoskonetyypille sekä testiympäristö niiden toiminnan testaamista varten. Työssä yritettiin hyödyntää mahdollisimman paljon Unreal Enginen valmiiksi tarjoamia komponentteja.

Kaivoskoneiden 3D-mallit valmisteltiin 3DS Max–mallinnusohjelmalla rakentamalla niihin Unreal Enginen ymmärtämä luurankohierarkia. Tämän hierarkian pohjalta luotiin Unreal Editorissa koneiden fysiikka- ja animointimallit. Kaivoskoneiden yleinen kantaluokka toteutettiin C++ -kielellä ja se periytettiin Unreal Enginen WheeledVehicle-luokasta. Tästä kantaluokasta periytettiin edelleen nivellettyjen koneiden kantaluokka sekä tyyppikohtaiset C++ - ja Blueprint-kantaluokat. Suurin osa koneiden toimintalogiikasta rakennettiin ActorComponent-luokasta perittyihin komponentteihin Unreal Enginen sisältämällä Blueprints Visual Scripting -järjestelmällä. Koneiden animointi toteutettiin konetyyppikohtaisesti Animation Blueprinteillä.

Työn tuloksena syntyivät toimivat kauhakuormaaja- ja kippiautotyyppisten nivellettyjen kaivoskoneiden mallit. Ne seurasivat onnistuneesti annettua splini-muotoista reittiä sekä suorittivat konetyyppikohtaisia animaatioita. Kaivoskoneiden simulointimallia kehitetään ja tarkennetaan edelleen jatkossa.

The thesis focuses on creating a model of an articulated mining vehicle for Cybercube Oy. The model should be easily integrated to the Unreal Engine 4 based mining simulations. The animated mining vehicles should be able to follow a pre-defined path and perform actions typical for the vehicle. The scope of the thesis was to create operating models for two different types of vehicles, and to create a testing environment to test how they operate. The attempt was to maximize the use of components provided by the Unreal Engine.

The 3D models of the mining vehicles were modified in the 3DS Max modeling software to build them a skeletal hierarchy supported by the Unreal Engine. Based on this hierarchy, the assets for physics and animations were created in the Unreal Editor. The general base class of the mining vehicle was implemented in C++ and it was inherited from the Unreal Engine’s AWheeledVehicle class. The base class for articulated vehicles and vehicle type-specific C++ and Blueprint base classes were further inherited from this base class. Most of the operational logic of the vehicles was built into separate components based on the ActorComponent class using the Unreal Engine’s Blueprints Visual Scripting system. The animation of the vehicles was implemented with the type-specific Animation Blueprints.

The thesis resulted in working models of an articulated loader and a dumper truck. They successfully followed the given spline route and performed type-specific animations. The simulation models of the mining vehicles will be further improved in the future.