【unity实战】Unity中使用A*寻路+有限状态机制作一个俯视角敌人AI

最终效果

前言

前面做过有限状态机制作一个敌人AI：【unity实战】在Unity中使用有限状态机制作一个敌人AI

之前做的是2d平台的，但是俯视角怎么做呢？俯视角可能要复杂一些，要考虑4个方向和躲避障碍物，这里我就用A寻路插件来实现，关于A寻路插件，之前我也简单用过一次，感兴趣可以去看看：【推荐100个unity插件之1】2d使用A*Pathfinding插件实现敌人AI，并自动躲避障碍物

A*寻路插件介绍

下载

A*官网下载地址：https://arongranberg.com/astar/download
我们下载免费版即可

导入AI插件

生成寻路网格

新建空物体，添加PathFinder组件，用在地图导航

点击生成寻路网格

节点的类型

我们可以修改节点的类型，我们选择四个方向就好了，这样算法更高效也能提升游戏性能

障碍物

同时我们把障碍物全部剔别除出去，这边有指定要剔除的图层，找到我们的围墙和障碍物，比如Wall

效果

寻路测试

添加测试敌人，添加对应寻路组件

然后选择2D游戏常用的Y轴方向，并取消重力改为None，目标设置为玩家

运行效果，敌人跟随玩家的时候，有一条绿线，那就是自动局路的路线

我们可以给敌人的速度设置快一点

A*只打印报错信息

代码控制寻路

不过实际使用我们只要它的寻路功能来追击玩家，并到达攻击范围后停下来攻击玩家，离开追击范围便放弃追击，这就需要我们通过代码来实现，特定的需求。

我们也不需要在敌人身上挂那么多脚本，我们只需要保留Seeker组件提供的寻路算法

其实官方文档有个简单的寻路demo供我们参考：
https://arongranberg.com/astar/documentation/4_2_17_c030646a/astaraics.html

注意，调用生成路径的函数是一个相对较耗时的操作，如果每帧都立刻生成路径可能会对性能造成负担，所以这里我们就用到计时器了，每0.5秒调用一次路径生成函数

动画配置

敌人状态机

定义状态类型枚举

namespace Enemy
{// 定义状态类型枚举public enum StateType{Idle, //待机Patrol, //巡逻Chase, //追击React, //反应Attack, //攻击Hit, //受击Death //死亡}
}

可序列化的参数类，存储了角色的各种状态参数和配置

namespace Enemy
{[Serializable]public class Parameter{[Header("属性")]public int health;              // TODO:测试 健康值[HideInInspector] public Animator animator;       // 角色动画控制器[HideInInspector] public AnimatorStateInfo animatorStateInfo;    // 动画状态信息[HideInInspector] public Rigidbody2D rb;[Header("移动")]public float moveSpeed;         // 移动速度public float chaseSpeed;        // 追击速度[HideInInspector] public float currentSpeed; // 当前速度[Header("巡逻")]public float idleTime;          // 空闲时间public Transform[] patrolPoints;   // 巡逻点数组[Header("追逐")]public LayerMask targetLayer;   // 目标层public int chaseDistance;//追逐的距离[HideInInspector] public Transform target; // 目标对象[Header("A*寻路")][HideInInspector] public Seeker seeker;// 用于处理路径计算的 Seeker 组件。[HideInInspector] public Path path; // Seeker 计算出的路径[HideInInspector] public int currentWaypoint = 0; // 当前路径点的索引。[HideInInspector] public bool reachedEndOfPath; // 标志位，指示 AI 是否到达路径的末尾。[HideInInspector] public float nextWaypointDistance = 3f; // 到达路径点之前的距离。减速距离[HideInInspector] public float repathRate = 0.5f; // 重新计算路径的频率（秒）。[HideInInspector] public float lastRepath = float.NegativeInfinity; // 上次计算路径的时间。[HideInInspector] public bool isPathRefresh;//是否刷新[Header("攻击")]public Transform attackPoint;   // 攻击点的位置public float attackArea;        // 攻击范围[Header("受击")][HideInInspector] public bool isHurt;  // 是否被击中、[HideInInspector] public bool isDead; // 是否死亡}
}

//抽象基类，定义了所有状态类的基本结构

namespace Enemy
{//抽象基类，定义了所有状态类的基本结构public abstract class IState{protected FSM manager;// 当前状态机protected Parameter parameter;// 参数public abstract void OnEnter();// 进入状态时的方法public abstract void OnUpdate();// 更新方法public abstract void OnFixedUpdate();// 固定更新方法public abstract void OnExit();// 退出状态时的方法}
}

有限状态机类

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using Pathfinding;
using UnityEngine;namespace Enemy
{// 有限状态机类public class FSM : MonoBehaviour{private IState currentState;        // 当前状态接口protected Dictionary<StateType, IState> states = new Dictionary<StateType, IState>();  // 状态字典，存储各种状态public Parameter parameter;     // 状态机参数protected virtual void Awake() { }protected virtual void OnEnable(){parameter.animator = transform.GetComponent<Animator>();  // 获取角色上的动画控制器组件parameter.seeker = GetComponent<Seeker>();//parameter.rb = GetComponent<Rigidbody2D>();TransitionState(StateType.Idle);    // 初始状态为IdlecurrentState.OnEnter();}void Update(){parameter.animatorStateInfo = parameter.animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(0);// 获取当前动画状态信息GetPlayerTransform();currentState.OnUpdate();    // 每帧更新当前状态//TODO:用于测试 如果按下回车键，设置被击中状态为trueif (Input.GetKeyDown(KeyCode.Return)){parameter.isHurt = true;}}void FixedUpdate(){currentState.OnFixedUpdate();}// 状态转换方法public void TransitionState(StateType type){if (currentState != null)currentState.OnExit();  // 如果当前状态不为空，调用退出方法currentState = states[type];    // 更新当前状态为指定类型的状态currentState.OnEnter();         // 调用新状态的进入方法}// 翻转角色朝向方法，使其朝向目标public void FlipTo(Transform target){if (target != null){if (transform.position.x > target.position.x){transform.localScale = new Vector3(-Mathf.Abs(transform.localScale.x), transform.localScale.y, transform.localScale.z);}else if (transform.position.x < target.position.x){transform.localScale = new Vector3(Mathf.Abs(transform.localScale.x), transform.localScale.y, transform.localScale.z);}}}// 查找玩家的方法public void GetPlayerTransform(){// 使用Physics2D.OverlapCircleAll获取位于指定距离内的所有Collider2D数组Collider2D[] chaseColliders = Physics2D.OverlapCircleAll(transform.position, parameter.chaseDistance, parameter.targetLayer);// 如果找到了玩家if (chaseColliders.Length > 0){// 将第一个找到的玩家设为追踪目标parameter.target = chaseColliders[0].transform;// 计算与目标的距离// distance = Vector2.Distance(parameter.target.position, transform.position);}else{// 如果没有找到玩家，则目标置空parameter.target = null;}}#region A*寻路方法//每隔一段时间重新计算路径路径public void StartPath(Transform target){if (Time.time > parameter.lastRepath + parameter.repathRate && parameter.seeker.IsDone()){parameter.lastRepath = Time.time;parameter.seeker.StartPath(transform.position, target.position, OnPathComplete);}}//寻路移动public void Move(){// 还没有路径可以跟随，所以不执行任何操作if (parameter.path == null) return;// 循环检查是否已经接近当前路径点，可以切换到下一个点// 使用循环是因为许多路径点可能非常接近，可能在同一帧内到达多个路径点parameter.reachedEndOfPath = false;// 当前路径点到代理的距离float distanceToWaypoint;while (true){// 如果希望最大化性能，可以检查平方距离而不是实际距离，避免使用平方根计算，但这超出了本教程的范围distanceToWaypoint = Vector3.Distance(transform.position, parameter.path.vectorPath[parameter.currentWaypoint]);if (distanceToWaypoint < parameter.nextWaypointDistance){// 检查是否还有下一个路径点，或者是否已经到达路径的末尾if (parameter.currentWaypoint + 1 < parameter.path.vectorPath.Count){parameter.currentWaypoint++;}else{// 设置一个状态变量，表示代理已经到达路径的末尾// 如果你的游戏需要，可以使用这个变量来触发一些特殊代码parameter.reachedEndOfPath = true;break;}}else{break;}}// 在接近路径末尾时平滑减速// 这个值会在代理接近路径的最后一个路径点时，从 1 平滑过渡到 0var speedFactor = parameter.reachedEndOfPath ? Mathf.Sqrt(distanceToWaypoint / parameter.nextWaypointDistance) : 1f;// 到下一个路径点的方向// 归一化，使其长度为1个世界单位Vector3 dir = (parameter.path.vectorPath[parameter.currentWaypoint] - transform.position).normalized;// 将方向乘以我们期望的速度，得到速度向量Vector3 velocity = dir * parameter.currentSpeed * speedFactor;// 移动到目标点// transform.position += velocity * Time.deltaTime;parameter.rb.velocity = velocity;}//路径计算完成时回调方法public void OnPathComplete(Path p){Debug.Log("计算出一条路径。是否出现错误？" + p.error);// 路径池。为了避免不必要的内存分配，路径使用引用计数。// 调用 Claim 方法将引用计数加一，调用 Release 方法将其减一，// 当引用计数为零时，路径将被放入池中，其他脚本可以重用该路径。// ABPath.Construct 和 Seeker.StartPath 方法会尽可能从池中获取路径。详见路径池文档页面。p.Claim(this);if (!p.error){if (parameter.path != null) parameter.path.Release(this);parameter.path = p;// 重置路径点计数器，以便开始移动到路径的第一个点parameter.currentWaypoint = 0;}else{p.Release(this);}}#endregion// 触发器进入事件，检测到玩家时设置目标为玩家private void OnTriggerEnter2D(Collider2D other){if (other.CompareTag("Player")){parameter.target = other.transform;}}// 触发器离开事件，玩家离开时清空目标private void OnTriggerExit2D(Collider2D other){if (other.CompareTag("Player")){parameter.target = null;}}// 开始路径刷新计时public void RefreshTiming(){StartCoroutine(nameof(DodgeOnCooldownCoroutine));}public IEnumerator DodgeOnCooldownCoroutine(){parameter.isPathRefresh = false;yield return new WaitForSeconds(0.5f);parameter.isPathRefresh = true;}// 在Scene视图中绘制攻击范围的辅助图形private void OnDrawGizmos(){//攻击范围Gizmos.DrawWireSphere(parameter.attackPoint.position, parameter.attackArea);//追击范围Gizmos.color = Color.yellow;Gizmos.DrawWireSphere(transform.position, parameter.chaseDistance);}}}

各种状态脚本

待机状态

using UnityEngine;namespace Enemy
{public class IdleState : IState{private float timer;        // 计时器public IdleState(FSM manager){this.manager = manager;this.parameter = manager.parameter;}public override void OnEnter(){parameter.animator.Play("Idle");}public override void OnUpdate(){timer += Time.deltaTime;    // 计时器累加// 如果被击中了，转换到受击状态if (parameter.isHurt){manager.TransitionState(StateType.Hit);}// 如果有目标且目标在追逐范围内，则转换到反应状态if (parameter.target){manager.TransitionState(StateType.React);}// 如果达到空闲时间上限，则转换到巡逻状态if (timer >= parameter.idleTime){manager.TransitionState(StateType.Patrol);}}public override void OnFixedUpdate(){}public override void OnExit(){timer = 0;    // 重置计时器}}
}

巡逻状态

using UnityEngine;//巡逻状态
namespace Enemy
{public class PatrolState : IState{private int patrolPosition;    // 当前巡逻点索引public PatrolState(FSM manager){this.manager = manager;this.parameter = manager.parameter;}public override void OnEnter(){parameter.animator.Play("Walk");parameter.currentSpeed = parameter.moveSpeed;GeneratePatrolPoint();manager.RefreshTiming();}public override void OnUpdate(){// 如果被击中了，转换到受击状态if (parameter.isHurt){manager.TransitionState(StateType.Hit);}// 如果有目标且目标在追逐范围内，则转换到反应状态if (parameter.target){manager.TransitionState(StateType.React);}//如果已经接近当前巡逻点，则转换到空闲状态if (Vector2.Distance(manager.transform.position, parameter.patrolPoints[patrolPosition].position) < .1f){manager.TransitionState(StateType.Idle);}manager.StartPath(parameter.patrolPoints[patrolPosition]);// 如果速度接近静止（每一段时间检测，防止敌人互相卡住）if (parameter.rb.velocity.magnitude < 0.1f && parameter.isPathRefresh){manager.RefreshTiming();GeneratePatrolPoint();}}public override void OnFixedUpdate(){// 朝向当前巡逻点manager.FlipTo(parameter.patrolPoints[patrolPosition]);//移动到当前巡逻点manager.Move();}public override void OnExit(){GeneratePatrolPoint();}//随机选择下一个巡逻点public void GeneratePatrolPoint(){while (true){// 选择一个随机的巡逻点索引int i = Random.Range(0, parameter.patrolPoints.Length);// 确保新选择的巡逻点与当前不同if (patrolPosition != i)// if (parameter.targetPointIndex != i){// parameter.targetPointIndex = i;patrolPosition = i;break; // 退出循环}}}}
}

反应状态

//反应状态
namespace Enemy
{public class ReactState : IState{public ReactState(FSM manager){this.manager = manager;this.parameter = manager.parameter;}public override void OnEnter(){parameter.animator.Play("React");}public override void OnUpdate(){// 如果被击中标志为true，转换到受击状态if (parameter.isHurt){manager.TransitionState(StateType.Hit);}// 如果动画播放进度超过95%，转换到追逐状态if (parameter.animatorStateInfo.normalizedTime >= 0.95f){manager.TransitionState(StateType.Chase);}}public override void OnFixedUpdate() { }public override void OnExit() { }}
}

追击状态

using UnityEngine;
//追击状态
namespace Enemy
{public class ChaseState : IState{// 构造函数public ChaseState(FSM manager){this.manager = manager;this.parameter = manager.parameter;}public override void OnEnter(){parameter.animator.Play("Run");parameter.currentSpeed = parameter.chaseSpeed;}public override void OnUpdate(){// 如果被击中了，转换到受击状态if (parameter.isHurt){manager.TransitionState(StateType.Hit);}// 如果目标不存在或者超出追逐范围，则转换到空闲状态if (parameter.target == null){manager.TransitionState(StateType.Idle);}// 如果检测到攻击范围内有目标，则转换到攻击状态if (Physics2D.OverlapCircle(parameter.attackPoint.position, parameter.attackArea, parameter.targetLayer)){manager.TransitionState(StateType.Attack);}if(parameter.target != null) manager.StartPath(parameter.target);}public override void OnFixedUpdate(){manager.FlipTo(parameter.target);    // 面向目标// 向目标位置移动if (parameter.target != null){//移动到当前目标点manager.Move();}}public override void OnExit() { }}
}

攻击状态

namespace Enemy
{public class AttackState : IState{public AttackState(FSM manager){this.manager = manager;this.parameter = manager.parameter;}public override void OnEnter(){parameter.animator.Play("Attack");parameter.rb.velocity = Vector2.zero;}public override void OnUpdate(){if (parameter.isHurt){manager.TransitionState(StateType.Hit);}if (parameter.animatorStateInfo.normalizedTime >= .95f){manager.TransitionState(StateType.Chase);}}public override void OnFixedUpdate() { }public override void OnExit() { }}
}

受击状态

using UnityEngine;namespace Enemy
{public class HitState : IState{public HitState(FSM manager){this.manager = manager;this.parameter = manager.parameter;}public override void OnEnter(){parameter.animator.Play("Hit");}public override void OnUpdate(){// 转换到死亡状态if (parameter.isDead){manager.TransitionState(StateType.Death);}// 如果动画播放进度超过95%，重新寻找玩家目标并转换到追逐状态if (parameter.animatorStateInfo.normalizedTime >= 0.95f){manager.TransitionState(StateType.Chase);    // 转换到追逐状态}}public override void OnFixedUpdate(){}public override void OnExit(){parameter.isHurt = false;    // 离开状态时重置受击标志}}
}

死亡状态

namespace Enemy
{public class DeathState : IState{public DeathState(FSM manager){this.manager = manager;this.parameter = manager.parameter;}public override void OnEnter(){parameter.animator.Play("Dead");parameter.rb.velocity = Vector2.zero;}public override void OnUpdate() { }public override void OnFixedUpdate() { }public override void OnExit() { }}
}

配置

可以给敌人刚体加一个2d物理材质，去除摩檫力，防止敌人和碰撞体粘在一起

效果

默认巡逻，发现敌人发起追击，靠近时发起攻击

玩家跑出追击范围，回到巡逻状态

完结

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好了，我是向宇，https://xiangyu.blog.csdn.net

一位在小公司默默奋斗的开发者，出于兴趣爱好，最近开始自学unity，闲暇之余，边学习边记录分享，站在巨人的肩膀上，通过学习前辈们的经验总是会给我很多帮助和启发！php是工作，unity是生活！如果你遇到任何问题，也欢迎你评论私信找我， 虽然有些问题我也不一定会，但是我会查阅各方资料，争取给出最好的建议，希望可以帮助更多想学编程的人，共勉~