Unity 內的敵人AI 或者 有限狀態機FSM實現AI
孫廣東 2015.8.15
一、Enemy Aim Ai
目的: 這篇文章的主要目的是為了讓您瞭解有關如何使用 Enemy Aim Ai 。你會得到結果:
Enemy aim AI是非常有用的，當你想要敵人一直監視player。適當爭取物件在真實世界的場景，需要時間，所以敵人會採取一些之前它鎖在目標系統上的時間量。
這種效應可以建立的 Lerping 旋轉角度對玩家的敵人。這種情況是在動作遊戲，敵人跟隨，目的是何地然後射球員的情況下非常有用。對敵人遵循概念是在早些時候釋出的部落格中已經討論過。在推行鍼對在遊戲的同時，理解四元數的概念是非常必要的。
四元數儲存物件的旋轉，還可以計算價值取向。一個可以直接玩尤拉角，但可能會出現 萬向鎖 的情況。
根據當地的座標系統，如果你旋轉模型X 軸，然後其 Y 和 Z 軸經驗萬向節鎖被"鎖定"在一起。
現在回到我們的主題，給出了下面是一個簡單的例子來解釋 Enemy aim AI
按照下面給出的步驟。
1、建立Cube將作用在player control
- 應用適當的材料，根據要求向其網格渲染器
- 將 TargetMovementScript 應用於遊戲物件
- 將Cube 作為物件來將移動上 player'scommands。
TargetMovementScript.cs
public class TargetMovementScript : MonoBehaviour { public float targetSpeed=9.0f;//Speed At Which the Object Should Move void Update () transform.Translate (Input.GetAxis ("Horizontal")*Time.deltaTime*targetSpeed,Input.GetAxis ("Vertical")*Time.deltaTime*targetSpeed,0); } }
2、建立一個Enemy物件，由箭頭和Cube組成,
1、應用適當的材料對Cube 。
2、使箭頭Sprite作為一個不同的物件
3、其方向由 Cube指出 . 所以在這裡，箭頭將充當了敵人的槍。
4、此箭頭將指向目標物件和它看起來就好像它試圖鎖定目標
5、我們也可以操縱速度，敵人將能夠鎖定目標屬性 ;作為不同的敵人應該是不同的困難，以及不同的功能。
6、一輛坦克應採取更多的時間鎖定一名士兵用槍瞄準。所以在其中之一可以鎖定目標的速度應該是不同的。
EnemyAimScript.cs
public class EnemyAimScript : MonoBehaviour { public Transform target; // Target Object public float enemyAimSpeed=5.0f; // Speed at Which Enenmy locks on the Target Quaternion newRotation; float orientTransform; float orientTarget; void Update () { orientTransform = transform.position.x; orientTarget = target.position.x; // To Check on which side is the target , i.e. Right or Left of this Object if (orientTransform > orientTarget) { // Will Give Rotation angle , so that Arrow Points towards that target newRotation = Quaternion.LookRotation (transform.position - target.position, -Vector3.up); } else { newRotation = Quaternion.LookRotation (transform.position - target.position,Vector3.up); } // Here we have to freeze rotation along X and Y Axis, for proper movement of the arrow newRotation.x = 0.0f; newRotation.y = 0.0f; // Finally rotate and aim towards the target direction using Code below transform.rotation = Quaternion.Lerp (transform.rotation,newRotation,Time.deltaTime * enemyAimSpeed); // Another Alternative // transform.rotation = Quaternion.RotateTowards(transform.rotation,newRotation, Time.deltaTime * enemyAimSpeed); } }
7、Hierarchy 和 Scene View 可能會像作為給定下面
備註:-
可以改變敵人目標並設定鎖定目標的速度。
可以指令碼通過允許X 或 Y 軸旋轉，為了解這一概念的 。
可以給敵人新增Follow 指令碼，以便敵人Follow 和 瞄準 玩家。
而不是使用 Quaternion.Lerp 你也可以使用 Quaternion.RotateTowards 達到相同的效果。
二、通過有限狀態機實現AI
Contents Objective Step -
1: Set up the scene Step -
2: Create and place Game Objects Step -
3: Implement the BoxMovement Script Step -
4: FSM Modelled Script Step -
5: AI Script for the Box -
目的: 這篇文章的主要目的是要給你一個關於如何使用有限狀態機模型在 實現 AI 。
FSM 的基礎知識:
在遊戲中實施 AI Finite State Machine Framework是完美的， 產生偉大的結果，而無需複雜的程式碼。 它是一個模型，由一個或多個狀態。可以在一段時間只有一個單一的狀態處於活動狀態， 所以這臺機器必須從一個狀態到另一種的轉換 為執行不同的操作。
有限狀態機框架通常用於管理、 組織和 代表不同的狀態、執行流，在遊戲中實現人工智慧是非常有用的。"brain"是敵人，例如，可以使用有限狀態機來實現: 每個狀態表示一個動作，例如 巡邏、 Chase、 逃避或拍攝或任何其他種類的行動。
AI FSMs 的工作與Unity的的Animation FSMs，在那裡一個動畫狀態將更改為另一個符合的要求。可以通過使用第三方外掛像行為實施 AI FSM 或它可以直接由指令碼以及執行。
若要獲取有限狀態機框架的基本理念，我們將執行一個教程最簡單的方法，使用 switch 語句。然後我們將學習如何使用一個框架，使 AI 實現易於管理和擴充套件。
請按照下面的步驟來執行簡單的有限狀態機。
在這裡我們將會有兩個Box，在那裡將由玩家控制一個Box和 對方將由 AI 控制Box。此 AI 控制的Box會在chasing追逐狀態或patrolling巡邏狀態，即Box中將開始追逐Player Box，一旦Player Box進來的接近 AI 控制Box。它將切換回 巡邏狀態，如果玩家足夠遠逃避 未未的定義的願景。
Step - 1: Set up the scene
以一個平面和兩個Box在場景中，如下圖所示的設定。
Step - 2: Create and place Game Objects
建立空的遊戲物件並將其作為遊子點Wanderer Points。放置這些空的遊戲物件下，為您選擇平面周圍。在這裡藍色的Cube是 AI Cube和紅一個是玩家控制的Cube。將它們放在距離不夠遠。Step - 3: Implement the BoxMovement Script
實現 BoxMovement 指令碼來控制玩家的Cube的移動：如下：
public class BoxMovementScript : MonoBehaviour
{
public float speed = 0.1f;
private Vector3 positionVector3;
void Update ()
{
InitializePosition ();
if (Input.GetKey (KeyCode.LeftArrow)) {
GoLeft ();
}
if (Input.GetKey (KeyCode.RightArrow)) {
GoRight ();
}
if (Input.GetKey (KeyCode.UpArrow)) {
GoTop ();
}
if (Input.GetKey (KeyCode.DownArrow)) {
GoDown ();
}
RotateNow ();
}
private void InitializePosition ()
{
positionVector3 = transform.position;
}
private void RotateNow ()
{
Quaternion targetRotation = Quaternion.LookRotation (transform.position - positionVector3);
transform.rotation = targetRotation;
}
private void GoLeft ()
{
transform.position = transform.position + new Vector3 (-speed, 0, 0);
}
private void GoRight ()
{
transform.position = transform.position + new Vector3 (speed, 0, 0);
}
private void GoTop ()
{
transform.position = transform.position + new Vector3 (0, 0, speed);
}
private void GoDown ()
{
transform.position = transform.position + new Vector3 (0, 0, -speed);
}
}Step - 4: FSM Modelled Script
構建FSM模型指令碼：
public class FSM : MonoBehaviour
{
//Player Transform
protected Transform playerTransform;
//Next destination position of the Box
protected Vector3 destPos;
//List of points for patrolling
protected GameObject[] pointList;
protected virtual void Initialize (){
}
protected virtual void FSMUpdate (){
}
protected virtual void FSMFixedUpdate (){
}
void Start ()
{
Initialize ();
}
void Update ()
{
FSMUpdate ();
}
void FixedUpdate ()
{
FSMFixedUpdate ();
}
}
Step - 5: AI Script for the Box
構建 AI 指令碼作為Box擴充套件.
public class BoxFSM : FSM
{
public enum FSMState
{
None,
Patrol,
Chase,
}
//Current state that the Box is in
public FSMState curState;
//Speed of the Box
private float curSpeed;
//Box Rotation Speed
private float curRotSpeed;
//Initialize the Finite state machine for the AI Driven Box
protected override void Initialize ()
{
curState = FSMState.Patrol;
curSpeed = 5.0f;
curRotSpeed = 1.5f;
//Get the list of points
pointList = GameObject.FindGameObjectsWithTag ("WandarPoint");
//Set Random destination point for the patrol state first
FindNextPoint ();
//Get the target enemy(Player)
GameObject objPlayer = GameObject.FindGameObjectWithTag ("Player");
playerTransform = objPlayer.transform;
if (!playerTransform)
print ("Player doesn't exist.. Please add one " + "with Tag named 'Player'");
}
//Update each frame
protected override void FSMUpdate ()
{
switch (curState) {
case FSMState.Patrol:
UpdatePatrolState ();
break;
case FSMState.Chase:
UpdateChaseState ();
break;
}
}
protected void UpdatePatrolState ()
{
//Find another random patrol point on reaching the current Point
//point is reached
if (Vector3.Distance (transform.position, destPos) <= 2.5f) {
print ("Reached to the destination point\n" + "calculating the next point");
FindNextPoint ();
}
//Check the distance with player Box
//When the distance is near, transition to chase state
else if (Vector3.Distance (transform.position, playerTransform.position) <= 15.0f) {
print ("Switch to Chase State");
curState = FSMState.Chase;
}
//Rotate to the target point
Quaternion targetRotation = Quaternion.LookRotation (destPos - transform.position);
transform.rotation = Quaternion.Slerp (transform.rotation, targetRotation, Time.deltaTime * curRotSpeed);
//Go Forward
transform.Translate (Vector3.forward * Time.deltaTime * curSpeed);
}
protected void FindNextPoint ()
{
print ("Finding next point");
int rndIndex = Random.Range (0, pointList.Length);
float rndRadius = 5.0f;
Vector3 rndPosition = Vector3.zero;
destPos = pointList [rndIndex].transform.position + rndPosition;
//Check Range to Move and decide the random point
//as the same as before
if (IsInCurrentRange (destPos)) {
rndPosition = new Vector3 (Random.Range (-rndRadius, rndRadius), 0.0f, Random.Range (-rndRadius, rndRadius));
destPos = pointList [rndIndex].transform.position + rndPosition;
}
}
protected bool IsInCurrentRange (Vector3 pos)
{
float xPos = Mathf.Abs (pos.x - transform.position.x);
float zPos = Mathf.Abs (pos.z - transform.position.z);
if (xPos <= 8 && zPos <= 8)
return true;
return false;
}
protected void UpdateChaseState ()
{
//Set the target position as the player position
destPos = playerTransform.position;
//Check the distance with player Box When
float dist = Vector3.Distance (transform.position, playerTransform.position);
//Go back to patrol as player is now too far
if (dist >= 15.0f) {
curState = FSMState.Patrol;
FindNextPoint ();
}
//Rotate to the target point
Quaternion targetRotation = Quaternion.LookRotation (destPos - transform.position);
transform.rotation = Quaternion.Slerp (transform.rotation, targetRotation, Time.deltaTime * curRotSpeed);
//Go Forward
transform.Translate (Vector3.forward * Time.deltaTime * curSpeed);
}
}此指令碼適用於Cube是要跟隨玩家，不要忘記把player標記Tag為 Player 和 Tag 為 WandarPoint，現在如 FSMUpdate() 所示的指令碼將呼叫方法，這在子類中重寫和它將在每個 update () 上執行。 在這裡switch case被實施 將用於執行的當前狀態的操作。 因此擴充套件 AI 是很簡單的僅僅通過新增新的state。Initialize() 方法也重寫，並將在 start () 方法中呼叫執行。UpdatePatrolState() 將在每次更新上執行，噹噹前狀態是patrol 周圍巡邏，也將會發生在 UpdateChaseState()，當玩家在接近度 AI Box。如果當處於巡邏，玩家進來的 AI Box中，狀態將更改為 巡邏，相同 型別的檢查仍在 追逐模式檢查如果球員已遠離其視野範圍， 然後切換回巡邏狀態， 在每個更新，檢查狀態更改。結論: FSM 的很容易理解和實現，Fsm 可以用於執行復雜的 AI 。他們也可以表示使用圖，允許開發人員很容易理解，因此開發人員可以調整、 改變和優化的最終結果。有限狀態機使用的函式或方法來代表狀態執行是簡單、 功能強大、 易於擴充套件。 可以使用基於堆疊的狀態機，確保易於管理和穩定的 執行流，而不會產生消極影響的程式碼應用甚至更復雜的 AI。 所以讓你的敵人更聰明使用有限狀態機，讓您的遊戲的成功。