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【unity实战】制作敌人的AI，使用有限状态机、继承和抽象类多态 定义不同状态的敌人行为

2024-06-28 148
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简介： 【unity实战】制作敌人的AI，使用有限状态机、继承和抽象类多态 定义不同状态的敌人行为

前言

制作敌人的AI，使用有限状态机、继承和抽象类多态 定义不同状态的敌人行为。

其实这个功能在之前的实战项目中已经做过，在这里我只是单独提取出来，感兴趣可以回头去看看：

【制作100个unity游戏之26】unity2d横版卷轴动作类游戏1（附带项目源码）

敌人

动画配置

撞墙判断

修改PhysicsCheck ，地面检测和撞墙判断

public class PhysicsCheck : MonoBehaviour
{
    public Vector2 bottomOffset;// 检测圆形底部偏移量
    public float checkRadius; // 圆形检测半径
    public LayerMask groundLayer; // 地面图层
    public bool isGround; // 是否在地面上

    private Vector2 leftOffset;
    private Vector2 rightOffset;
    public bool touchLeftWall;//是否接触到左墙壁
    public bool touchRightWall;//是否接触到右墙壁
    private CapsuleCollider2D coll;
    public bool manual; //是否手动配置

    private void Awake() {
        coll = GetComponent<CapsuleCollider2D>();
        //如果不是手动配置偏移量，则根据 Collider 的位置和大小计算左右偏移量
        if(!manual){
            Vector2 collPos = coll.offset * (Vector2)transform.localScale;
            rightOffset = new Vector2(collPos.x + coll.size.x / 2 + checkRadius, coll.size.y / 2);
            leftOffset = new Vector2(collPos.x - coll.size.x / 2 - checkRadius, coll.size.y / 2);
        }
    }

    private void Update()
    {
        //根据物体的 x 轴缩放来更新偏移量
        Check();
    }

    private void FixedUpdate() {
        UpdateOffset(transform.localScale.x);
    }

    private void UpdateOffset(float facedir){
        // 根据物体的 x 轴缩放更新左右偏移量
        if(!manual){
            Vector2 collPos = coll.offset * facedir;
            rightOffset = new Vector2(collPos.x + coll.size.x / 2 + checkRadius, coll.size.y / 2);
            leftOffset = new Vector2(collPos.x - coll.size.x / 2 - checkRadius, coll.size.y / 2);
        }else{
            leftOffset = leftOffset * facedir;
            rightOffset = rightOffset * facedir;
        }
    }

    public void Check()
    {
        // 检测是否在地面上
        isGround = Physics2D.OverlapCircle(transform.position + bottomOffset, checkRadius, groundLayer);

        //墙壁判断
        touchLeftWall = Physics2D.OverlapCircle((Vector2)transform.position + leftOffset, checkRadius, groundLayer);
        touchRightWall = Physics2D.OverlapCircle((Vector2)transform.position + rightOffset, checkRadius, groundLayer);
    }

    private void OnDrawGizmosSelected()
    {
        // 在 Scene 视图中绘制检测范围
        Gizmos.DrawWireSphere((Vector2)transform.position + bottomOffset, checkRadius);
        Gizmos.DrawWireSphere((Vector2)transform.position + leftOffset, checkRadius);
        Gizmos.DrawWireSphere((Vector2)transform.position + rightOffset, checkRadius);
    }
}

配置

运行效果，程序会自动找到碰撞体的位置

前面设置了地面碰撞体复合，只有外框才是碰撞区域，如果敌人快速通过可能检测不到墙壁。可以修改为瓦片地图碰撞几何类型为Polygons，将瓦片地图全部做为一个碰撞体整体。

敌人基本AI逻辑实现

新增Enemy代码 ，控制敌人基本移动和动画，碰壁等待一段时间，再回头

public class Enemy : MonoBehaviour
{
    Rigidbody2D rb;
    protected Animator anim;
    private PhysicsCheck physicsCheck;

    [Header("基本参数")]
    public float normalSpeed; // 常规速度
    public float chaseSpeed; // 追逐速度
    public float currentSpeed; // 当前速度
    public Vector3 faceDir; // 面向方向
    public bool wait;//是否等待
    public float waitTime;//等待时长

    private void Awake()
    {
        rb = GetComponent<Rigidbody2D>();
        anim = GetComponent<Animator>();
        physicsCheck = GetComponent<PhysicsCheck>();
        currentSpeed = normalSpeed;
    }

    private void Update()
    {
        //面向方向 默认右边为正方向
        faceDir = new Vector3(-transform.localScale.x, 0, 0);
        
        //按敌人面向和撞墙 切换敌人状态
        if((physicsCheck.touchLeftWall && faceDir.x < 0  || physicsCheck.touchRightWall && faceDir.x > 0) && !wait){
            wait = true; // 设为等待状态
            anim.SetBool("walk", false);//禁止走路动画
            StartCoroutine(WaitTimer()); // 启动等待计时
        }
    }

    private void FixedUpdate()
    {
        if(!wait) Move();
    }

    //移动方法
    public virtual void Move()
    {
        anim.SetBool("walk", true);//播放走路动画
        rb.velocity = new Vector2(currentSpeed * faceDir.x * Time.deltaTime, rb.velocity.y);
    }

    //等待计时携程
    private IEnumerator WaitTimer()
    {
        yield return new WaitForSeconds(waitTime); // 等待时间
        transform.localScale = new Vector3(faceDir.x, transform.localScale.y, transform.localScale.z);//转向
        wait = false; // 取消等待状态
    }
}

配置

效果

野猪受伤死亡

切割图片，图片没有死亡动画，这里可以选择使用和受伤一样的动画

修改死亡动画多一个渐变消失

受伤和完整播放完受伤动画退出

死亡

修改Enemy，实现受伤面向玩家，

public bool isHurt;//是否受伤
public float hurtForce;//击退力
public float waitHitTime = 0.5f;//受伤时长

private void FixedUpdate()
{
    if(!wait && !isHurt) Move();
}

//受伤
public void OnTakeDamage(Transform attackTrans){
    // attacker = attackTrans;
    isHurt = true;
    anim.SetTrigger("hit");

    //转身面向攻击者
    if (attackTrans.position.x - transform.position.x > 0)
        transform.localScale = new Vector3(-Mathf.Abs(transform.localScale.x),transform.localScale.y,transform.localScale.z);
    if (attackTrans.position.x - transform.position.x < 0)
        transform.localScale = new Vector3(Mathf.Abs(transform.localScale.x),transform.localScale.y,transform.localScale.z);
    
    //受伤被击退
    Vector2 dir = new Vector2(transform.position.x - attackTrans.position.x, 0).normalized;
    rb.AddForce(dir * hurtForce, ForceMode2D.Impulse);

    //等待切换回正常状态
    StartCoroutine(OnWaitHit());
}

//等待切换回正常状态
private IEnumerator OnWaitHit()
{
    yield return new WaitForSeconds(waitHitTime);
    isHurt = false;
}

修改配置

配置受伤事件

效果

死亡

修改Enemy

public bool isDead;//是否死亡

private void FixedUpdate()
{
    if(!wait && !isHurt && !isDead) Move();
}

//死亡
public void OnDead(){
    isDead = true;
    anim.SetBool("isDead", true);
    //销毁
    StartCoroutine(OnDeadDestroy());
}

private IEnumerator OnDeadDestroy()
{
    yield return new WaitForSeconds(1f);
    Destroy(gameObject);
}

配置

效果

敌人死亡时，还是会对人物产生伤害

取消玩家和Ignore Raycast的碰撞

修改Enemy，死亡修改图层

//死亡
public void OnDead(){
    gameObject.layer = 2;//修改图层，避免敌人死亡时，还是会对人物产生伤害
    isDead = true;
    anim.SetBool("isDead", true);
    //销毁
    StartCoroutine(OnDeadDestroy());
}

效果

有限状态机&抽象类多态 定义不同状态的敌人行为

新增一个抽象基类，定义了所有状态类的基本结构。包括进入状态、逻辑更新、物理更新和退出状态等方法。

public abstract class BaseState
{
    protected Enemy currentEnemy; // 当前敌人
    public abstract void OnEnter(Enemy enemy); // 进入状态时的方法
    public abstract void LogicUpdate(); // 逻辑更新方法
    public abstract void PhysicsUpdate(); // 物理更新方法
    public abstract void OnExit(); // 退出状态时的方法
}

新增BoarPatrolState，这是野猪的巡逻状态类，继承自BaseState类，并实现了具体的状态行为。

  • 在OnEnter方法中，初始化当前敌人（野猪）对象。
  • LogicUpdate方法中，根据敌人面朝方向和是否撞墙来切换敌人状态。
  • PhysicsUpdate方法中，执行物理更新的逻辑。
  • OnExit方法中，处理退出状态时的逻辑。
public class BoarPatrolState : BaseState
{
    public override void OnEnter(Enemy enemy)
    {
        currentEnemy = enemy;
    }
    
    public override void LogicUpdate()
    {
        //按敌人面向和撞墙 切换敌人状态
        if (currentEnemy.physicsCheck.touchLeftWall && currentEnemy.faceDir.x < 0 || currentEnemy.physicsCheck.touchRightWall && currentEnemy.faceDir.x > 0)
        {
            currentEnemy.wait = true; // 设为等待状态
            currentEnemy.anim.SetBool("walk", false);//禁止走路动画
        }
    }

    public override void PhysicsUpdate()
    {

    }

    public override void OnExit()
    {
        currentEnemy.anim.SetBool("walk", false);
    }
}

修改Enemy类，作为所有敌人的父类，这个类表示敌人的基本行为，包括移动、受伤、死亡等。使用了状态机模式来管理敌人的状态，包括巡逻状态和追逐状态。在Update和FixedUpdate方法中，通过当前状态对象来执行逻辑更新和物理更新。

public bool isWaitTimer;//是否开始等待计时

[Header("状态机")]
private BaseState currentState;// 当前状态
protected BaseState patrolState;// 巡逻状态
protected BaseState ChaseState;// 追逐状态

//...

private void OnEnable()
{
    currentState = patrolState;
    currentState.OnEnter(this);
}

private void Update()
{
     //面向方向 默认右边为正方向
     faceDir = new Vector3(-transform.localScale.x, 0, 0);
     currentState.LogicUpdate();
 }

private void FixedUpdate()
{
    if (!wait && !isHurt && !isDead) Move();

    currentState.PhysicsUpdate();

    if (wait && !isWaitTimer)
    {
        isWaitTimer = true;
        StartCoroutine(WaitTimer()); // 启动等待计时
    }
}

private void OnDisable()
{
    currentState.OnExit();
}

//...

新增Boar，继承自Enemy类，表示野猪这种特定类型的敌人。在Awake方法中初始化了野猪的巡逻状态。

public class Boar : Enemy {
    protected override void Awake() {
        base.Awake();
        patrolState = new BoarPatrolState();// 设置野猪的巡逻状态
    }
}

野猪敌人，重新挂载Boar脚本，而不是之前的Enemy ，记得Character的受伤死亡事件也要重新配置

运行，看看程序是否能跑通

防止野猪在悬崖掉下去

修改BoarPatrolState，我们直接用脚底地面检测来判断，野猪前方没有地面（即是悬崖），等待回头即可

public override void LogicUpdate()
{
    //按敌人面向和撞墙切换敌人状态
    if (
        !currentEnemy.physicsCheck.isGround
        || currentEnemy.physicsCheck.touchLeftWall && currentEnemy.faceDir.x < 0
        || currentEnemy.physicsCheck.touchRightWall && currentEnemy.faceDir.x > 0
    )
    {
        currentEnemy.wait = true; // 设为等待状态
        currentEnemy.anim.SetBool("walk", false);//禁止走路动画
    }
    else
    {
        currentEnemy.wait = false;
        currentEnemy.anim.SetBool("walk", true);//播放走路动画
    }
}

修改PhysicsCheck，也就是地面检测多一个* transform.localScale.x，确保敌人转向时，地面检点也跟着偏过去

记得修改检测偏移到野猪头的前面位置

效果

野猪的追击状态的转换

敌人主动查找玩家

修改Enemy，原理就是向前发射一个方块检测玩家

[Header("主动发现玩家检测")]
public Vector2 centerOffset;//检测框的中心偏移量
public Vector2 checkSize;//检测框的尺寸
public float checkDistance;//检测的距离
public LayerMask attackLayer;//检测图层

//发现玩家
public bool FoundPlayer()
{
    return Physics2D.BoxCast(transform.position + (Vector3)centerOffset, checkSize, 0, faceDir, checkDistance, attackLayer);
}

//在场景显示检查距离
private void OnDrawGizmosSelected()
{
    Gizmos.color = Color.red; // 设置绘制颜色为黄色，你可以根据需要选择其他颜色
    Gizmos.DrawWireCube(transform.position + (Vector3)centerOffset + new Vector3(-transform.localScale.x * checkDistance, 0, 0), checkSize); // 绘制一个边框的立方体表示检测区域
}

配置

追击状态

前面我们已经创建了野猪的巡逻状态脚本BoarPatrolState，我们同理再创建一个追击状态脚本即可

新增BoarChaseState，定义野猪追击状态

public class BoarChaseState : BaseState
{
    public override void OnEnter(Enemy enemy)
    {
        currentEnemy = enemy;
    }

    public override void LogicUpdate()
    {

    }

    public override void PhysicsUpdate()
    {

    }

    public override void OnExit()
    {
        
    }
}

修改Boar ,赋值野猪追击状态

public class Boar : Enemy {
    protected override void Awake() {
        base.Awake();
        patrolState = new BoarPatrolState();// 设置野猪的巡逻状态
        chaseState = new BoarChaseState();// 设置野猪的追击状态
    }
}

新增枚举，定义敌人不同的状态

public enum EnemyState
{
    Patrol, Chase, Skill
}

修改Enemy，定义切换敌人状态，方法

//切换敌人状态
public void SwitchState(EnemyState state)
{
    var newState = state switch
    {
        EnemyState.Patrol => patrolState,
        EnemyState.Chase => chaseState,
        _ => null
    };
    currentState.OnExit();//退出上一个状态
    currentState = newState; //赋值新状态
    currentState.OnEnter(this);//开始新的状态
}

修改BoarPatrolState，发现玩家切换野猪为追击状态

public override void LogicUpdate()
{
    if(currentEnemy.FoundPlayer()){
        Debug.Log("发现玩家");
        currentEnemy.SwitchState(EnemyState.Chase);
    }

  //...
}

效果

完善追击状态脚本

追击状态 修改速度 播放奔跑动画 敌人碰壁直接转向不等待

修改BoarChaseState

public class BoarChaseState : BaseState
{
    public override void OnEnter(Enemy enemy)
    {
        currentEnemy = enemy;
        currentEnemy.currentSpeed = currentEnemy.chaseSpeed;//追击速度
        currentEnemy.anim.SetBool("run", true);//奔跑动画
    }

    public override void LogicUpdate()
    {
        // 如果超过等待时间，切换为默认巡逻状态
        if (currentEnemy.timeSincePlayerLost >= currentEnemy.maxTimeWithoutPlayer)
        {
            currentEnemy.SwitchState(EnemyState.Patrol);
        }

        //按敌人 是否在悬崖边 面向和撞墙 切换敌人状态
        if (
            !currentEnemy.physicsCheck.isGround
            || currentEnemy.physicsCheck.touchLeftWall && currentEnemy.faceDir.x < 0
            || currentEnemy.physicsCheck.touchRightWall && currentEnemy.faceDir.x > 0
        )
        {
            currentEnemy.transform.localScale = new Vector3(currentEnemy.faceDir.x, currentEnemy.transform.localScale.y, currentEnemy.transform.localScale.z);//转向
        }
    }

    public override void PhysicsUpdate()
    {

    }

    public override void OnExit()
    {
        currentEnemy.anim.SetBool("run", false);
    }
}

野猪丢失目标，一段时间后回到默认状态

修改Enemy

[Header("丢失目标计时器参数")]
public float lostTimeCounter = 0f;//计时器
public float lostTime = 2f; // 丢失目标时间

private void FixedUpdate()
{
    //...
    
    //计时器
    Timer();
}
    
//追击计时器
private void Timer()
{
    // 如果发现玩家，则重置计时器
    if (FoundPlayer())
    {
        lostTimeCounter = 0f;
    }
    else
    {
        if (lostTimeCounter >= lostTime)
        {
            lostTimeCounter = lostTime;
        }
        else
        {
            lostTimeCounter += Time.deltaTime;
        }
    }
}

修改BoarChaseState

public override void LogicUpdate()
{
    // 如果超过等待时间，切换为默认巡逻状态
    if (currentEnemy.lostTimeCounter >= currentEnemy.lostTime)
    {
        currentEnemy.SwitchState(EnemyState.Patrol);
    }
    
    //...
 }

修改BoarPatrolState，速度改回默认速度

public override void OnEnter(Enemy enemy)
{
    currentEnemy = enemy;
    currentEnemy.currentSpeed = currentEnemy.normalSpeed;
}

配置丢失目标时间

效果

野猪朝我们冲锋时，正面受到攻击 无法击退 背面受到攻击又会击退很远

因为冲锋的力也有一个向前的力

修改Enemy ，击退前先把敌人x轴的力停下来

//受伤
public void OnTakeDamage(Transform attackTrans)
{
    // 。。。

    //受伤被击退
    Vector2 dir = new Vector2(transform.position.x - attackTrans.position.x, 0).normalized;
    rb.velocity = new Vector2(0, rb.velocity.y);//先取消刚体x轴的力
    rb.AddForce(dir * hurtForce, ForceMode2D.Impulse);

    //等待切换回正常状态
    StartCoroutine(OnWaitHit());
}

效果

制作多个敌人

制作多个敌人可以参考前面的方法，继承Enemy，重新定义各种状态即可，比如巡逻状态，追击状态

文章标签：
人工智能
图形学
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关键词：
AI实战
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AI定义
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