• 如何基于FSM有限状态机实现Enemies AI



    🍟 Preface

    本文简单介绍如何基于FSM有限状态机实现Enemies AI,首先定义敌人的AI逻辑:默认状态下Enemy为巡逻状态,有若干巡逻点位,Enemy在这些点位之间来回巡逻走动,同时检测Player的位置,当Player进入一定范围内时,Enemy进入寻路状态,寻路到Player位置前,进入Attacking攻击状态,当Player离开一定距离时,Enemy重回巡逻状态进行巡逻。

    • Patrol State:巡逻状态
    • Path Finding State:寻路状态
    • Attacking State:攻击状态

    🍕 巡逻状态

    巡逻状态

    如图所示,我们预设了三个巡逻点,Enemy会在这三个巡逻点之间来回移动巡逻,并且在到达一个巡逻点时,会随机休息几秒,首先在OnDrawGizmos函数中绘制出三个点的Position Handle,方便我们调试:

    //巡逻点集合
    [SerializeField] private Transform[] patrolPoints;
    
    private void OnDrawGizmos()
    {
        for (int i = 0; i < patrolPoints.Length; i++)
        {
            Handles.PositionHandle(patrolPoints[i].position, Quaternion.identity);
            Handles.Label(patrolPoints[i].position, string.Format("Patrol Point {0}", i + 1));
        }
    }
    
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    动画相关变量与参数如下:

    //动画组件
    [SerializeField] private Animator animator;
    
    private class AnimatorParams
    {
        public static readonly int Idle = Animator.StringToHash("Idle");
        public static readonly int Walk = Animator.StringToHash("Walk");
        public static readonly int Run = Animator.StringToHash("Run");
        public static readonly int Action = Animator.StringToHash("Action");
    }
    
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    寻路功能使用Unity内部功能NavMeshAgent

    //寻路代理
    [SerializeField] private NavMeshAgent agent;
    
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    定义Patrol State

    private class PatrolState : State
    {
        //当前巡逻点的索引值
        public int index;
        //休息计时
        public float timer;
    }
    
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    创建状态机并构建状态:

    private void Start()
    {
        var machine = StateMachine.Create("Enemy AI")
            .Build<PatrolState>("巡逻状态")
                .OnEnter(s =>
                {
                    agent.isStopped = false;
                    //StopDistance设为0
                    agent.stoppingDistance = 0f;
                    //设置速度
                    agent.speed = 1f;
                    //进入巡逻状态时 设置第一个巡逻点
                    s.index = 0;
                    agent.SetDestination(patrolPoints[s.index].position);
                    //设置动画参数 进入Walk
                    animator.SetBool(AnimatorParams.Idle, false);
                    animator.SetBool(AnimatorParams.Walk, true);
                })
                .OnStay(s =>
                {
                    //判断是否到达目标巡逻点
                    if (Vector3.Distance(transform.position, patrolPoints[s.index].position) <= .1f)
                    {
                        //设置动画参数 进入Idle
                        animator.SetBool(AnimatorParams.Walk, false);
                        animator.SetBool(AnimatorParams.Idle, true);
                        //到达后随机休息若干秒
                        s.timer += Time.deltaTime;
                        if (s.timer >= Random.Range(3f, 5f))
                        {
                            //重置计时器
                            s.timer = 0f;
                            //设置下一个巡逻点
                            s.index++;
                            s.index = s.index == patrolPoints.Length ? 0 : s.index;
                            agent.SetDestination(patrolPoints[s.index].position);
                            //设置动画参数 进入Walk
                            animator.SetBool(AnimatorParams.Idle, false);
                            animator.SetBool(AnimatorParams.Walk, true);
                        }
                    }
                })
                .OnExit(s =>
                {
                    agent.isStopped = true;
                    animator.SetBool(AnimatorParams.Idle, false);
                    animator.SetBool(AnimatorParams.Walk, false);
                })
            .Complete();
    
        //进入第一个状态
        machine.Switch2Next();
    }
    
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    巡逻状态下,当Player进入到5米检测范围内时,进入寻路状态:

    //当Player进入5米范围内时 Enemy进入寻路状态
    SwitchWhen(() => Vector3.Distance(player.position, transform.position) <= 5f, "寻路状态")
    
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    通过Handles类中的DrawWireArc方法将该范围绘制出来,方便调试:

    Handles.color = Color.red;
    Handles.DrawWireArc(transform.position, transform.up, transform.right, 360f, 5f);
    
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    如图所示,红色圈范围即为检测范围:

    检测范围

    🍿 寻路状态

    寻路状态表示已经检测到Player,追击Player,不断寻路到Player前,设置AgentStop Distance属性为1.5,该寻路过程中的移动速度比巡逻状态时要快,因此调整Speed属性为2,当距离Player大于10时,重新回到巡逻状态,不再追击。

    .Build<State>("寻路状态")
    	.OnEnter(s =>
    	{
    		agent.isStopped = false;
    		//StopDistance设为1
    		agent.stoppingDistance = 1.5f;
    		//加速移动
    		agent.speed = 2f;
    		//设置动画参数 进入Run
    		animator.SetBool(AnimatorParams.Run, true);
    	})
        .OnStay(s =>
        {
    		//未到达Player前指定距离时 不断寻路
            if (Vector3.Distance(transform.position, player.position) > 1.5f)
            {
            	agent.SetDestination(player.position);
            }
            else
            {
            	//到达Player前指定距离 进入攻击状态
                s.machine.Switch("攻击状态");
            }
    	})
        .OnExit(s =>
        {
        	animator.SetBool(AnimatorParams.Run, false);
        })
        //距离Player大于指定值时 重回巡逻状态
        .SwitchWhen(() => Vector3.Distance(transform.position, player.position) > 10f, "巡逻状态")
    .Complete()
    
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    同样使用Handles类中的DrawWireArc方法绘制出追击范围:

    private void OnDrawGizmos()
    {
        for (int i = 0; i < patrolPoints.Length; i++)
        {
            Handles.PositionHandle(patrolPoints[i].position, Quaternion.identity);
            Handles.Label(patrolPoints[i].position, string.Format("Patrol Point {0}", i + 1));
        }
    
        Handles.color = Color.red;
        Handles.DrawWireArc(transform.position, transform.up, transform.right, 360f, 5f);
        Handles.color = Color.cyan;
        Handles.DrawWireArc(transform.position, transform.up, transform.right, 360f, 10f);
    }
    
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    如图所示,青色圈范围即为追击范围:

    追击范围

    🌭 攻击状态

    定义攻击状态:

    private class AttackState : State
    {
        //攻击CD
        public float attackCD = 2f;
    }
    
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    构建攻击状态:

    .Build<AttackState>("攻击状态")
    	.OnEnter(s => agent.isStopped = true)
    	.OnStay(s =>
        {
        	//朝向Player
            transform.rotation = Quaternion.LookRotation(player.position - transform.position);
            //Attack Action
            if (s.attackCD == 2f) animator.SetInteger(AnimatorParams.Action, 1);
            //攻击CD
            else
            {
            	s.attackCD -= Time.deltaTime;
                if (s.attackCD <= 0f) s.attackCD = 2f;
            }
            })
    	.OnExit(s => animator.SetInteger(AnimatorParams.Action, 0))
        .SwitchWhen(() => Vector3.Distance(transform.position, player.position) >= 2f, "寻路状态")
    .Complete();
    
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    这里使用一个Wolf的模型当做Player:

    Player
    Player进入巡逻检测范围:

    进入巡逻检测范围

    Player离开追击范围:

    离开追击范围

    🍗 完整代码

    using UnityEngine;
    using UnityEngine.AI;
    using SK.Framework.FSM;
    
    #if UNITY_EDITOR
    using UnityEditor;
    #endif
    
    /// 
    /// 敌人单位
    /// 
    public class EnemyUnit : MonoBehaviour
    {
        //Player位置
        [SerializeField] private Transform player;
        //寻路代理
        [SerializeField] private NavMeshAgent agent;
        //动画组件
        [SerializeField] private Animator animator;
        //巡逻点集合
        [SerializeField] private Transform[] patrolPoints;
    
        private class PatrolState : State
        {
            //当前巡逻点的索引值
            public int index;
            //休息计时
            public float timer;
        }
    
        private class AttackState : State
        {
            public float attackCD = 2f;
        }
    
        private class AnimatorParams
        {
            public static readonly int Idle = Animator.StringToHash("Idle");
            public static readonly int Walk = Animator.StringToHash("Walk");
            public static readonly int Run = Animator.StringToHash("Run");
            public static readonly int Action = Animator.StringToHash("Action");
        }
    
        private void Start()
        {
            var machine = StateMachine.Create("Enemy AI")
                .Build<PatrolState>("巡逻状态")
                    .OnEnter(s =>
                    {
                        agent.isStopped = false;
                        //StopDistance设为0
                        agent.stoppingDistance = 0f;
                        //设置速度
                        agent.speed = 1f;
                        //进入巡逻状态时 设置第一个巡逻点
                        s.index = 0;
                        agent.SetDestination(patrolPoints[s.index].position);
                        //设置动画参数 进入Walk
                        animator.SetBool(AnimatorParams.Idle, false);
                        animator.SetBool(AnimatorParams.Walk, true);
                    })
                    .OnStay(s =>
                    {
                        //判断是否到达目标巡逻点
                        if (Vector3.Distance(transform.position, patrolPoints[s.index].position) <= .1f)
                        {
                            //设置动画参数 进入Idle
                            animator.SetBool(AnimatorParams.Walk, false);
                            animator.SetBool(AnimatorParams.Idle, true);
                            //到达后随机休息若干秒
                            s.timer += Time.deltaTime;
                            if (s.timer >= Random.Range(3f, 5f))
                            {
                                //重置计时器
                                s.timer = 0f;
                                //设置下一个巡逻点
                                s.index++;
                                s.index = s.index == patrolPoints.Length ? 0 : s.index;
                                agent.SetDestination(patrolPoints[s.index].position);
                                //设置动画参数 进入Walk
                                animator.SetBool(AnimatorParams.Idle, false);
                                animator.SetBool(AnimatorParams.Walk, true);
                            }
                        }
                    })
                    .OnExit(s =>
                    {
                        agent.isStopped = true;
                        animator.SetBool(AnimatorParams.Idle, false);
                        animator.SetBool(AnimatorParams.Walk, false);
                    })
                    //当Player进入5米范围内时 Enemy进入寻路状态
                    .SwitchWhen(() => Vector3.Distance(player.position, transform.position) <= 5f, "寻路状态")
                .Complete()
                .Build<State>("寻路状态")
                    .OnEnter(s =>
                    {
                        agent.isStopped = false;
                        //StopDistance设为1
                        agent.stoppingDistance = 1.5f;
                        //加速移动
                        agent.speed = 2f;
                        //设置动画参数 进入Run
                        animator.SetBool(AnimatorParams.Run, true);
                    })
                    .OnStay(s =>
                    {
                        //未到达Player前指定距离时 不断寻路
                        if (Vector3.Distance(transform.position, player.position) > 1.5f)
                        {
                            agent.SetDestination(player.position);
                        }
                        else
                        {
                            //到达Player前指定距离 进入攻击状态
                            s.machine.Switch("攻击状态");
                        }
                    })
                    .OnExit(s =>
                    {
                        animator.SetBool(AnimatorParams.Run, false);
                    })
                    //距离Player大于指定值时 重回巡逻状态
                    .SwitchWhen(() => Vector3.Distance(transform.position, player.position) > 10f, "巡逻状态")
                .Complete()
                .Build<AttackState>("攻击状态")
                    .OnEnter(s => agent.isStopped = true)
                    .OnStay(s =>
                    {
                        //朝向Player
                        transform.rotation = Quaternion.LookRotation(player.position - transform.position);
                        //Attack Action
                        if (s.attackCD == 2f) animator.SetInteger(AnimatorParams.Action, 1);
                        //攻击CD
                        else
                        {
                            s.attackCD -= Time.deltaTime;
                            if (s.attackCD <= 0f) s.attackCD = 2f;
                        }
                    })
                    .OnExit(s => animator.SetInteger(AnimatorParams.Action, 0))
                    .SwitchWhen(() => Vector3.Distance(transform.position, player.position) >= 2f, "寻路状态")
                .Complete();
    
            //进入第一个状态
            machine.Switch2Next();
        }
    
    #if UNITY_EDITOR
        private void OnDrawGizmos()
        {
            for (int i = 0; i < patrolPoints.Length; i++)
            {
                Handles.PositionHandle(patrolPoints[i].position, Quaternion.identity);
                Handles.Label(patrolPoints[i].position, string.Format("Patrol Point {0}", i + 1));
            }
    
            Handles.color = Color.red;
            Handles.DrawWireArc(transform.position, transform.up, transform.right, 360f, 5f);
            Handles.color = Color.cyan;
            Handles.DrawWireArc(transform.position, transform.up, transform.right, 360f, 10f);
        }
    #endif
    }
    
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_42139931/article/details/128064543