UnityAI——操控行为编程的主要基类

UnityAI——操控行为编程的主要基类"/>

UnityAI——操控行为编程的主要基类

本文内容位于AI模型中的运动层。变成种主要涉及到Vehicle、AILocomotion和Steering类，它们是实现操控行为的基础

一、将AI对象抽象成一个质点——Vehicle类

Vehicle包括position、mass、velocity等信息，而速度随着所施加力的变化而变化。由于是物理实体，因此还要加上max_force和max_speed两个信息

Velocity的位置的计算方法如下：

1. 确定每一帧的操控力（不得超过max_force）
2. 除以mass，得到加速度
3. 将加速度与原速度相加（不得超过max_speed）
4. 根据速度和这一帧的时间，得到位置的变化
5. 与原位置相加，得到新位置

在这个模型中，来自控制行为部分的控制信号只是一个向量——steering_force。当然也可以用更复杂的模型，本文不介绍。

在下面这个实现中，Vehicle是一个基类，其他所有可以动的游戏AI角色都由它派生而来。该实现封装了一些数据，用来描述被看作质点的"交通工具"。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class Vehicle : MonoBehaviour
{private Steering[] steerings;//这个AI包含的操控行为列表public float maxSpeed = 10;public float maxForce = 100;    //能施加到这个角色身上的力的最大值public float sqrMaxSpeed;public float mass = 1;public Vector3 velocity;public float damping = 0.9f;    //转向时的速度public float computeInterval = 0.2f; //操控力的计算时间间隔，为了达到更高的帧率，操控力不需要每帧更新public bool isPlanar = true;   //是否在二维平面上，如果是，计算两个物体距离时，忽略y值的不同private Vector3 steeringForce;protected Vector3 acceleration;private float timer;  //计时器protected void Start(){steeringForce = new Vector3(0, 0, 0);sqrMaxSpeed=maxSpeed*maxSpeed;timer = 0;steerings = GetComponents<Steering>();}// Update is called once per framevoid Update(){timer += Time.deltaTime;steeringForce = new Vector3(0, 0, 0);if(timer>computeInterval){//将操控性为列表中的所有行为对应的操控力进行带权重的求和foreach(Steering s in steerings){if (s.enabled)steeringForce += s.Force() * s.weight;}steeringForce = Vector3.ClampMagnitude(steeringForce, maxForce);acceleration = steeringForce / mass;timer = 0;}}
}

二、控制AI角色移动——AILocomotion

AILocomotion类是Vehicle的派生类，它能真正控制AI角色的移动，包括计算每次移动的距离，播放动画等，下面是一个示例实现

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class AILocomotion : Vehicle
{private CharacterController controller;  //AI的角色控制器private Rigidbody theRigidbody;private Vector3 moveDistance;//AI角色每次的移动距离void Start(){controller = GetComponent<CharacterController>();theRigidbody = GetComponent<Rigidbody>();moveDistance = new Vector3(0, 0, 0);base.Start();//调用基类的start函数，进行所需的初始化}//物理相关操作在FixedUpdate中更新void FixedUpdate(){velocity += acceleration * Time.fixedDeltaTime;//计算速度if (velocity.sqrMagnitude > sqrMaxSpeed)   //限制最大速度velocity = velocity.normalized * maxSpeed;moveDistance = velocity * Time.fixedDeltaTime;if (isPlanar)  {velocity.y = 0;moveDistance.y = 0;}if (controller != null)//如果已经为AI角色添加角色控制器，那么利用角色控制器使其移动controller.SimpleMove(velocity);//如果角色既没角色控制器，也没Rigidbody//或有Rigidbody，但要由动力学的方式控制其移动else if (theRigidbody == null || !theRigidbody.isKinematic)transform.position += moveDistance;else //用Rigidbody控制角色的运动theRigidbody.MovePosition(theRigidbody.position+moveDistance);if(velocity.sqrMagnitude>0.00001)//更新朝向，如果速度大于一个阈值（为了防止抖动）{Vector3 newForward = Vector3.Slerp(transform.forward, velocity, damping * Time.deltaTime);if(isPlanar)newForward.y = 0;transform.forward = newForward;}//播放行走动画gameObject.animation.Play("walk");}
}

三、各种操控性味的基类——Steering类

Steering类是所有操控行为的基类，包括操控行为共有的变量和方法，操控AI角色的寻找、逃跑、追逐、躲避、徘徊、分离、队列、聚集等都可由此派生。这样，我们就可以在C#脚本中方便地使用上述派生类来编程了。

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;public class Steering : MonoBehaviour
{public float weight = 1;void Start(){}// Update is called once per framevoid Update(){}public virtual Vector3 Force(){return new Vector3(0, 0, 0);}
}