UnityAI——个体AI角色的操控行为脚本（二）-阿里云开发者社区

UnityAI——个体AI角色的操控行为脚本（二）

2023-11-22 49

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简介： UnityAI——个体AI角色的操控行为脚本

五、逃避

逃避行为与追逐行为的不同是它试图使AI角色逃离预测位置。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class SteeringForEvade :Steering
{
    public GameObject target;
    private Vector3 desiredVelocity;//预期速度
    private Vehicle m_vehicle;//获得被操控的AI角色
    private float maxSpeed;
    void Start()
    {
        m_vehicle = GetComponent<Vehicle>();
        maxSpeed = m_vehicle.maxSpeed;
    }
    public override Vector3 Force()
    {
        Vector3 toTarget = target.transform.position - transform.position;
        float lookaheadTime = toTarget.magnitude / (maxSpeed + target.GetComponent<Vehicle>().velocity.magnitude);//向前预测的时间
        desiredVelocity = (transform.position - (target.transform.position+target.GetComponent<Vehicle>().velocity*lookaheadTime)).normalized * maxSpeed;
        return (desiredVelocity - m_vehicle.velocity);
    }
}

六、随机徘徊

很多时候，我们需要让游戏中的角色随机移动，比如说士兵的巡逻。我们希望这种随机移动看上去是真实的，而不是一直循环某个路径。

利用操控行为来实现随机派啊坏有多种不同的方法，最简单的方式是利用前面提到的靠近行为。在场景中随机放置目标，让角色靠近目标，每隔一定时间就随机改变目标的位置。这个方法很简单，但缺点也很明显，比如角色可能会突然掉头，因为目标可能移动到了角色的后面。

解决这个问题的原理与内燃机的气缸曲轴转动相似。在角色（气缸）通过连杆连接到曲轴上，目标被限定到曲轴圆周上，移向目标。为了看得更随机，每帧给目标附加一个随机的位移。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class SteeringForWander : Steering
{
    public float wanderRadius; //徘徊半径
    public float wanderDistance; //徘徊距离
    public float wanderJitter; //每秒加到目标的随即位移的最大值
    public bool isPlanar;
    private Vector3 desiredVelocity;//预期速度
    private Vehicle m_vehicle;//获得被操控的AI角色
    private float maxSpeed;
    private Vector3 circleTarget;
    private Vector3 wanderTarget;
    void Start()
    {
        m_vehicle = GetComponent<Vehicle>();
        maxSpeed = m_vehicle.maxSpeed;
        isPlanar = m_vehicle.isPlanar;
        circleTarget = new Vector3(wanderRadius * 0.707f, 0, wanderRadius * 0.707f);  //选取与安全上的一个点作为初始点
    }
    public override Vector3 Force()
    {
        Vector3 randomDisplacement = new Vector3((Random.value - 0.5f) * 2 * wanderJitter, (Random.value - 0.5f) * 2 * wanderJitter, (Random.value - 0.5f) * 2 * wanderJitter);
        if (isPlanar)
            randomDisplacement.y = 0;
        circleTarget+=randomDisplacement;//将随机位移加到初始点上
        circleTarget = wanderRadius * circleTarget.normalized;//由于新位置很可能不在圆周上，因此需要投影到圆周上
        wanderTarget = m_vehicle.velocity.normalized * wanderDistance + circleTarget + transform.position;//之前计算出的值是相对于AI的，需要转换为世界坐标
        desiredVelocity = (wanderTarget - transform.position).normalized * maxSpeed;
        return (desiredVelocity - m_vehicle.velocity);
    }
}

七、路径跟随

就像赛道上的赛车需要导航一样，路径跟随会产生一个操控力，使AI角色沿着由事先设置的轨迹构成路径的一系列路点移动。

最简单的方式是将当前路点设置为路点列表中的第一个路点，用靠近行为来靠近这个路点，至非常接近这个点；然后靠近列表中的下一个路点，一直到最后一个路点。

在实现这一功能时，需要设置一个"路点半径"参数，这个参数的设置会引起路径形状的变化

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class SteeringFollowPath : Steering
{
    public GameObject[] waypoints = new GameObject[4];//由节点表示的路径
    private Transform target;
    private int currentNode;
    private float arriveDistance;
    private float sqrArriveDistacne;
    private int numberOfNodes;
    private Vector3 force;
    private Vector3 desiredVelocity;//预期速度
    private Vehicle m_vehicle;//获得被操控的AI角色
    private float maxSpeed;
    private bool isPlanar;
    public float slowDownDistacne;
    void Start()
    {
        numberOfNodes = waypoints.Length;
        m_vehicle = GetComponent<Vehicle>();
        maxSpeed = m_vehicle.maxSpeed;
        isPlanar = m_vehicle.isPlanar;
        currentNode = 0;
        target = waypoints[currentNode].transform;
        arriveDistance = 1.0f;
        sqrArriveDistacne = arriveDistance * arriveDistance;
    }
    public override Vector3 Force()
    {
        force = new Vector3(0, 0, 0);
        Vector3 dist = target.position - transform.position;
        if (isPlanar)
            dist.y = 0;
        if(currentNode==numberOfNodes-1)
        {
            if(dist.magnitude>slowDownDistacne)
            {
                desiredVelocity=dist.normalized*maxSpeed;
                force=desiredVelocity-m_vehicle.velocity;
            }
            else
            {
                desiredVelocity = dist - m_vehicle.velocity;
                force = desiredVelocity - m_vehicle.velocity;
            }
        }
        else
        {
            if(dist.sqrMagnitude<sqrArriveDistacne)
            {
                currentNode++;
                target = waypoints[currentNode].transform;
            }
            desiredVelocity= dist.normalized * maxSpeed;
            force = desiredVelocity - m_vehicle.velocity;
        }
        return force;
    }
}

八、避开障碍

避开障碍是指操控AI角色避开路上的障碍物，例如在路径上有一颗树，当角色距离树比较近时，就会产生一个"排斥力"，使AI角色不至于撞上树。当有好几棵树时，至产生躲避最近的树的操控力，这样，AI角色就会一个一个地躲开这些树。

在这个算法中，首先需要发现障碍物。AI角色唯一需要担心的就是挡在其路线前方的那些物体。算法的分析步骤如下：

1、用角色前进的速度生成一个向亮ahead

ahead=position+normalize(velocity)*MAX_SEE_AHEAD。ahead的长度决定了AI能看到的距离

2、每个障碍物都用一个几何形状表示，这里采用包围球来标识场景中的每个障碍。

一种可能的方法是检测ahead向量与障碍物的包围球是否相交。这里采用简化的方法。

需要一个向量ahead2，ahead2=ahead*0.5

3、接下来进行碰撞检测。只需要比较向量的终点与球心的距离d是否小于球的半径。如果ahead与ahead2中的一个向量在球内，那么说明障碍物在前方。如果监测到了多个障碍物，那么选择最近的那个。

4、计算操控力

avoidance_force=ahead-obstacle_center

avoidance_force=normalize(avoidance_force)*MAX_AVOID_FORCE

采用这种方法的缺点是，当AI角色接近障碍而操控力正在使其原理的时候，即使AI正在旋转，也可能会检测到碰撞。一种改进方法是根据AI角色的当前速度调整ahead向量，计算方法如下：

Dynamic_length=length(velocity)/MAX_VELOCITY

ahead=position+normalize(velocity)*dynamic_length

这时，dynamic_length的范围是0～1，当全速移动时，值是1

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
public class SteeringForCollisionAvoidance :Steering
{
    public bool isPlanar;
    private Vector3 force;
    private Vector3 desiredVelocity;//Ԥ���ٶ�
    private Vehicle m_vehicle;//��ñ��ٿص�AI��ɫ
    private float maxSpeed;
    private float maxForce;
    public float avoidanceForce;
    public float MAX_SEE_AHEAD = 2.0f;//�ܼ���������
    private GameObject[] allColliders;
    void Start()
    {
        m_vehicle = GetComponent<Vehicle>();
        maxSpeed = m_vehicle.maxSpeed;
        isPlanar = m_vehicle.isPlanar;
        maxForce = m_vehicle.maxForce;
        if(avoidanceForce>maxForce)
            avoidanceForce = maxForce;
        allColliders = GameObject.FindGameObjectsWithTag("obstacle");//�洢TagΪobstacle��������Ϊ��ײ��
    }
    public override Vector3 Force()
    {
        RaycastHit hit;
        Vector3 force = new Vector3(0, 0, 0);
        Vector3 velocity = m_vehicle.velocity;
        Vector3 normalizedVelocity = velocity.normalized;
        Debug.DrawLine(transform.position, transform.position + normalizedVelocity * MAX_SEE_AHEAD * (velocity.magnitude / maxSpeed));//����һ�����ߣ���Ҫ���������������ཻ����ײ��
        if (Physics.Raycast(transform.position, normalizedVelocity, out hit, MAX_SEE_AHEAD * velocity.magnitude / maxSpeed))
        {
            Vector3 ahead = transform.position + normalizedVelocity * MAX_SEE_AHEAD * (velocity.magnitude / maxSpeed); //���������ĳ����ײ���ཻ����ʾ������ײ
            force=ahead-hit.collider.transform.position;//���������ײ����Ĳٿ���
            force *= avoidanceForce;
            if (isPlanar)
                force.y = 0;
            foreach(GameObject c in allColliders)//�ı���ײ�����ɫ
            {
                if (hit.collider.gameObject == c)
                {
                    c.GetComponent<Renderer>().material.color = Color.black;
                }
                else
                    c.GetComponent<Renderer>().material.color = Color.white;
            }
        }
        else//���ǰ��û�м�⵽��ײ�壬��������ײ��ı���ɫ
        {
            foreach (GameObject c in allColliders)
            {
                c.GetComponent<Renderer>().material.color = Color.white;
            }
        }
        return force;
    }
}

UnityAI——个体AI角色的操控行为脚本（二）

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