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Unity中实现预制体自动巡逻与攻击敌人的完整实现指南

article 2024/10/9 16:21:37

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✅作者简介：2022年博客新星第八。热爱国学的Java后端开发者，修心和技术同步精进。
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🥭本文内容：Unity中实现预制体自动巡逻与攻击敌人的完整实现指南

文章目录

- 前言
- 1. 巡逻功能：
- - 1.1 引入命名空间
  - 1.2 定义 Patrol 类
  - 1.3 声明公共变量
  - 1.4 声明私有变量
  - 1.5 Start 方法
  - 1.6 Update 方法
  - 1.7 设置随机巡逻点的逻辑
  - 1.8 巡逻等待的协程
  - 1.9 巡逻功能总结
- 2. 发现敌人：
- - 2.1 类声明
  - 2.2 声明公共变量
  - 2.3 声明私有变量
  - 2.4 Update 方法
  - 2.5 MoveToEnemy 方法
  - 2.6 发现敌人总结
- 3. 攻击敌人：
- - 3.1 类声明
  - 3.2 声明公共变量
  - 3.3. 声明私有变量
  - 3.4. Update 方法
  - 3.5 Attack 方法
  - 3.6 攻击敌人总结
- 4. 整合逻辑：
- - 4.1 定义枚举类型
  - 4.2 声明当前状态
  - 4.3 Update 方法
  - - 4.3.1 巡逻状态
    - 4.3.2 追逐状态
    - 4.3.3 攻击状态
  - 4.4 整合逻辑总结
- 总结

前言

在当今游戏开发领域，自动化行为技术的应用已经成为游戏开发者们追求的热门话题。无论是为了增加游戏的趣味性、提升游戏体验，还是为了减轻开发者的工作负担，实现预制体自动化行为已经成为许多游戏项目的必备功能之一。本文将深入探讨如何在Unity游戏引擎中实现预制体自动巡逻并攻击敌人的全过程。

在游戏开发中，预制体是一种非常常见的游戏对象，它们可以被重复使用并在场景中多次实例化。然而，让预制体具备自主行为、能够在游戏世界中自主移动、探索并与敌人交互，是一项具有挑战性的任务。本文将引导读者逐步实现预制体的自动化行为，包括目标位置到达后的随机巡逻、敌人发现与追击、攻击等关键步骤。

通过本文的指导，读者将深入了解自动化行为背后的技术原理，学习如何利用Unity强大的功能和工具，为游戏角色赋予更加智能和自主的行为。无论是想要开发一款冒险游戏、射击游戏还是策略游戏，本文都将为您提供宝贵的指导和灵感，帮助您实现游戏中角色的自动化行为，为玩家带来更加丰富和有趣的游戏体验。

1. 巡逻功能：

预制体在到达目标位置后，会在设定的范围内随机选择一个点作为新的目标位置，并移动到该点。

using UnityEngine;
using UnityEngine.AI;
 
public class Patrol : MonoBehaviour
{
    public Transform centerPoint; // 巡逻的中心点
    public float patrolRadius = 10f; // 巡逻半径
    public float patrolWaitTime = 2f; // 巡逻停留时间
    private NavMeshAgent agent;
    private Vector3 targetPosition;
 
    void Start()
    {
        agent = GetComponent<NavMeshAgent>();
        SetRandomPatrolPoint();
    }
 
    void Update()
    {
        if (!agent.pathPending && agent.remainingDistance < 0.5f)
        {
            StartCoroutine(PatrolWait());
        }
    }
 
    // 设置随机的巡逻点
    void SetRandomPatrolPoint()
    {
        Vector3 randomDirection = Random.insideUnitSphere * patrolRadius;
        randomDirection += centerPoint.position;
        NavMeshHit hit;
        NavMesh.SamplePosition(randomDirection, out hit, patrolRadius, 1);
        targetPosition = hit.position;
        agent.SetDestination(targetPosition);
    }
 
    // 巡逻点到达后的等待
    IEnumerator PatrolWait()
    {
        yield return new WaitForSeconds(patrolWaitTime);
        SetRandomPatrolPoint();
    }
}

这段代码是一个 Unity 脚本，主要用于实现一个 AI 角色的巡逻行为。下面是对代码的逐行解释：

1.1 引入命名空间

using UnityEngine;
using UnityEngine.AI;

UnityEngine 是 Unity 的核心命名空间，包含大多数常用类。
UnityEngine.AI 是用于处理导航和 AI 行为的命名空间，包含 NavMeshAgent 类。

1.2 定义 Patrol 类

public class Patrol : MonoBehaviour

定义一个名为 Patrol 的公共类，继承自 MonoBehaviour。这使得 Patrol 可以被附加到 Unity 的游戏对象上，并具有 Unity 生命周期方法（如 Start 和 Update）。

1.3 声明公共变量

public Transform centerPoint; // 巡逻的中心点
public float patrolRadius = 10f; // 巡逻半径
public float patrolWaitTime = 2f; // 巡逻停留时间

centerPoint: 一个 Transform 类型的公共变量，用于定义巡逻的中心点（AI 角色的巡逻范围中心）。
patrolRadius: 一个 float 类型的公共变量，定义 AI 角色巡逻的半径，默认为 10。
patrolWaitTime: 一个 float 类型的公共变量，定义 AI 角色在每个巡逻点停留的时间，默认为 2 秒。

1.4 声明私有变量

private NavMeshAgent agent;
private Vector3 targetPosition;

agent: 一个 NavMeshAgent 类型的私有变量，用于获取和控制 AI 角色的导航行为。
targetPosition: 一个 Vector3 类型的私有变量，用于存储 AI 角色当前巡逻的目标位置。

1.5 Start 方法

void Start()
{
    agent = GetComponent<NavMeshAgent>();
    SetRandomPatrolPoint();
}

Start 方法在游戏开始时被调用。

agent = GetComponent(): 获取附加在该游戏对象上的 NavMeshAgent 组件，并将其赋值给 agent 变量。
SetRandomPatrolPoint(): 调用 SetRandomPatrolPoint 方法，初始化 AI 的巡逻目标点。

1.6 Update 方法

void Update()
{
    if (!agent.pathPending && agent.remainingDistance < 0.5f)
    {
        StartCoroutine(PatrolWait());
    }
}

Update 方法在每一帧被调用。

if (!agent.pathPending && agent.remainingDistance < 0.5f): 检查 AI 角色是否已经到达目标位置（remainingDistance 小于 0.5 表示接近目标）。pathPending 表示当前是否还有路径计算未完成。
StartCoroutine(PatrolWait()): 如果到达目标位置，则启动一个协程，调用 PatrolWait 方法。

1.7 设置随机巡逻点的逻辑

void SetRandomPatrolPoint()
{
    Vector3 randomDirection = Random.insideUnitSphere * patrolRadius;
    randomDirection += centerPoint.position;
    NavMeshHit hit;
    NavMesh.SamplePosition(randomDirection, out hit, patrolRadius, 1);
    targetPosition = hit.position;
    agent.SetDestination(targetPosition);
}

Vector3 randomDirection = Random.insideUnitSphere * patrolRadius;: 生成一个在球体内的随机方向，并乘以 patrolRadius，以得到一个随机方向的偏移量。
randomDirection += centerPoint.position;: 将随机偏移量添加到巡逻中心点的坐标，确定目标位置。
NavMeshHit hit;: 声明一个 NavMeshHit 变量，用于接收导航网格采样结果。
NavMesh.SamplePosition(randomDirection, out hit, patrolRadius, 1);: 在 randomDirection 位置附近采样，找到一个有效的导航网格位置，并将结果存储在 hit 中。
targetPosition = hit.position;: 将有效的目标位置赋值给 targetPosition。
agent.SetDestination(targetPosition);: 将 AI 角色的目标位置设置为新的巡逻点，使其开始移动。

1.8 巡逻等待的协程

IEnumerator PatrolWait()
{
    yield return new WaitForSeconds(patrolWaitTime);
    SetRandomPatrolPoint();
}

IEnumerator PatrolWait(): 定义一个协程方法，允许使用 yield return。
yield return new WaitForSeconds(patrolWaitTime);: 暂停协程执行，等待 patrolWaitTime 秒。
SetRandomPatrolPoint();: 等待结束后，调用 SetRandomPatrolPoint 方法，设置新的巡逻目标点。

1.9 巡逻功能总结

这段代码实现了一个 AI 角色在指定中心点周围巡逻的行为。它会在每个目标点停留一定时间后，再随机选择新的目标点，并利用 Unity 的导航系统（NavMesh）来处理移动。这样可以创建一个简单的巡逻行为，适用于 NPC（非玩家角色）在游戏中的导航。

2. 发现敌人：

在巡逻过程中，如果在一定范围内发现敌人（使用 Physics.OverlapSphere 或者 Physics.Raycast），预制体会停止巡逻并向敌人移动。

public class DetectEnemy : MonoBehaviour
{
    public float detectionRadius = 15f; // 发现敌人的范围
    public LayerMask enemyLayer; // 敌人的图层
    private GameObject enemyTarget;
 
    void Update()
    {
        Collider[] hitColliders = Physics.OverlapSphere(transform.position, detectionRadius, enemyLayer);
        if (hitColliders.Length > 0)
        {
            enemyTarget = hitColliders[0].gameObject;
            MoveToEnemy();
        }
    }
 
    void MoveToEnemy()
    {
        NavMeshAgent agent = GetComponent<NavMeshAgent>();
        agent.SetDestination(enemyTarget.transform.position);
    }
}

这段 Unity 脚本代码实现了一个 AI 角色检测敌人并朝向敌人移动的功能。下面是对代码逐行的解释：

2.1 类声明

public class DetectEnemy : MonoBehaviour

定义一个名为 DetectEnemy 的公共类，继承自 MonoBehaviour。这意味着该类可以被附加到 Unity 中的游戏对象，并能够使用 Unity 的生命周期方法。

2.2 声明公共变量

public float detectionRadius = 15f; // 发现敌人的范围
public LayerMask enemyLayer; // 敌人的图层

detectionRadius: 一个公共变量，类型为 float，用于定义 AI 角色检测敌人的半径，默认为 15。
enemyLayer: 一个公共变量，类型为 LayerMask，用于指定哪些图层被视为敌人。这使得该 AI 角色能够仅检测特定类型的对象。

2.3 声明私有变量

private GameObject enemyTarget;

enemyTarget: 一个私有变量，类型为 GameObject，用于存储检测到的敌人对象的引用。

2.4 Update 方法

void Update()
{
    Collider[] hitColliders = Physics.OverlapSphere(transform.position, detectionRadius, enemyLayer);
    if (hitColliders.Length > 0)
    {
        enemyTarget = hitColliders[0].gameObject;
        MoveToEnemy();
    }
}

Update 方法在每一帧被调用，用于检查和更新 AI 角色的状态。

Collider[] hitColliders = Physics.OverlapSphere(transform.position, detectionRadius, enemyLayer);: 使用 Physics.OverlapSphere 方法在 AI 角色的位置（transform.position）周围创建一个球体，以 detectionRadius 为半径，检测所有与 enemyLayer 图层相交的碰撞体（即敌人）。返回的碰撞体存储在 hitColliders 数组中。
if (hitColliders.Length > 0): 检查是否检测到了任何敌人（即 hitColliders 数组的长度是否大于 0）。
enemyTarget = hitColliders[0].gameObject;: 如果检测到敌人，获取第一个敌人的引用，并将其赋值给 enemyTarget 变量。
MoveToEnemy();: 调用 MoveToEnemy 方法，指示 AI 角色朝向敌人移动。

2.5 MoveToEnemy 方法

void MoveToEnemy()
{
    NavMeshAgent agent = GetComponent<NavMeshAgent>();
    agent.SetDestination(enemyTarget.transform.position);
}

void MoveToEnemy(): 定义一个私有方法，用于处理朝向敌人移动的逻辑。
NavMeshAgent agent = GetComponent();: 获取附加在该游戏对象上的 NavMeshAgent 组件，并将其赋值给 agent 变量，以便使用导航功能。
agent.SetDestination(enemyTarget.transform.position);: 将 AI 角色的目标位置设置为 enemyTarget（即敌人）的当前位置，使 AI 角色开始向敌人移动。

2.6 发现敌人总结

这段代码实现了一个基本的敌人检测系统，允许 AI 角色在指定半径内检测到敌人，并朝向第一个检测到的敌人移动。它利用 Unity 的物理系统（Physics.OverlapSphere）和导航系统（NavMeshAgent）来实现这一功能。这个脚本可以用于游戏中 AI 角色的敌人追踪行为。

3. 攻击敌人：

当预制体靠近敌人一定距离时，执行攻击动作。

public class AttackEnemy : MonoBehaviour
{
    public float attackRange = 2f; // 攻击范围
    public float attackCooldown = 1.5f; // 攻击冷却时间
    private float lastAttackTime;
 
    void Update()
    {
        if (enemyTarget != null && Vector3.Distance(transform.position, enemyTarget.transform.position) <= attackRange)
        {
            if (Time.time >= lastAttackTime + attackCooldown)
            {
                Attack();
                lastAttackTime = Time.time;
            }
        }
    }
 
    void Attack()
    {
        // 攻击行为，例如减去敌人生命值
        Debug.Log("Attacking the enemy!");
    }
}

这段 Unity 脚本代码实现了一个 AI 角色攻击敌人的功能。下面是对代码逐行的解释：

3.1 类声明

public class AttackEnemy : MonoBehaviour

定义一个名为 AttackEnemy 的公共类，继承自 MonoBehaviour。这意味着该类可以被附加到 Unity 的游戏对象上，并能够使用 Unity 的生命周期方法。

3.2 声明公共变量

public float attackRange = 2f; // 攻击范围
public float attackCooldown = 1.5f; // 攻击冷却时间

attackRange: 一个公共变量，类型为 float，用于定义 AI 角色攻击的有效范围，默认为 2（单位通常为米）。
attackCooldown: 一个公共变量，类型为 float，用于定义攻击之间的冷却时间，默认为 1.5 秒。

3.3. 声明私有变量

private float lastAttackTime;

lastAttackTime: 一个私有变量，类型为 float，用于记录上一次攻击的时间。这有助于管理攻击的冷却时间。

3.4. Update 方法

void Update()
{
    if (enemyTarget != null && Vector3.Distance(transform.position, enemyTarget.transform.position) <= attackRange)
    {
        if (Time.time >= lastAttackTime + attackCooldown)
        {
            Attack();
            lastAttackTime = Time.time;
        }
    }
}

Update 方法在每一帧被调用，用于检查 AI 角色的攻击条件。

if (enemyTarget != null && Vector3.Distance(transform.position, enemyTarget.transform.position) <= attackRange):

首先检查 enemyTarget 是否为 null，确保 AI 角色已经有目标。

使用 Vector3.Distance 方法计算 AI 角色与敌人之间的距离。如果距离小于或等于 attackRange，则表示敌人在攻击范围内。

if (Time.time >= lastAttackTime + attackCooldown): 检查当前时间是否大于等于上一次攻击时间加上冷却时间。如果满足条件，表示可以进行下一次攻击。
Attack();: 调用 Attack 方法，执行攻击动作。
lastAttackTime = Time.time;: 更新 lastAttackTime 为当前时间，以记录本次攻击的时间。

3.5 Attack 方法

void Attack()
{
    // 攻击行为，例如减去敌人生命值
    Debug.Log("Attacking the enemy!");
}

void Attack(): 定义一个私有方法，用于处理攻击行为。

在方法中，通过 Debug.Log 输出信息，表示正在攻击敌人。这一行代码只是示例，实际游戏中可以替换为减少敌人生命值、播放攻击动画、音效等攻击逻辑。

3.6 攻击敌人总结

这段代码实现了 AI 角色在一定范围内检测敌人并进行攻击的功能。它使用冷却机制来控制攻击的频率，确保 AI 不会在攻击之间过于频繁地进行攻击。这个脚本可以与敌人检测和移动脚本结合使用，以实现完整的 AI 行为模式。

4. 整合逻辑：

将巡逻、发现敌人和攻击的逻辑整合在一个脚本或通过多个脚本管理，使得预制体能在巡逻、发现敌人、追逐敌人和攻击之间进行状态切换。你可以使用状态机来更清晰地管理这些状态的切换。

public enum AIState { Patrol, Chase, Attack }
public AIState currentState = AIState.Patrol;
 
void Update()
{
    switch (currentState)
    {
        case AIState.Patrol:
            Patrol();
            if (DetectEnemy())
                currentState = AIState.Chase;
            break;
        case AIState.Chase:
            ChaseEnemy();
            if (IsInAttackRange())
                currentState = AIState.Attack;
            break;
        case AIState.Attack:
            AttackEnemy();
            if (!IsInAttackRange())
                currentState = AIState.Chase;
            break;
    }
}

这段 Unity 脚本代码实现了一个简单的 AI 状态机，用于控制 AI 角色在不同状态下的行为。这种设计模式可以帮助开发者管理复杂的角色行为，使其在不同情境下表现出不同的反应。以下是对代码逐行的解释：

4.1 定义枚举类型

public enum AIState { Patrol, Chase, Attack }

public enum AIState: 定义一个公共枚举类型 AIState，用于表示 AI 角色的不同状态。

枚举包含三个状态：
Patrol: 巡逻状态。
Chase: 追逐状态。
Attack: 攻击状态。

4.2 声明当前状态

public AIState currentState = AIState.Patrol;

public AIState currentState: 声明一个公共变量 currentState，用于存储 AI 角色的当前状态。

= AIState.Patrol: 初始化 currentState 为 Patrol，表示 AI 角色开始时处于巡逻状态。

4.3 Update 方法

void Update()
{
    switch (currentState)
    {
        case AIState.Patrol:
            Patrol();
            if (DetectEnemy())
                currentState = AIState.Chase;
            break;
        case AIState.Chase:
            ChaseEnemy();
            if (IsInAttackRange())
                currentState = AIState.Attack;
            break;
        case AIState.Attack:
            AttackEnemy();
            if (!IsInAttackRange())
                currentState = AIState.Chase;
            break;
    }
}

Update 方法在每一帧被调用，用于检查并执行 AI 角色的行为。

switch (currentState): 根据 currentState 的值，执行不同的代码块。

4.3.1 巡逻状态

case AIState.Patrol:
    Patrol();
    if (DetectEnemy())
        currentState = AIState.Chase;
    break;

Patrol();: 调用 Patrol 方法，执行巡逻行为。
if (DetectEnemy()): 检测是否发现敌人，如果发现，切换状态为 Chase（追逐）。

4.3.2 追逐状态

case AIState.Chase:
    ChaseEnemy();
    if (IsInAttackRange())
        currentState = AIState.Attack;
    break;

ChaseEnemy();: 调用 ChaseEnemy 方法，执行追逐敌人的行为。
if (IsInAttackRange()): 检查是否在攻击范围内，如果是，切换状态为 Attack（攻击）。

4.3.3 攻击状态

case AIState.Attack:
    AttackEnemy();
    if (!IsInAttackRange())
        currentState = AIState.Chase;
    break;

AttackEnemy();: 调用 AttackEnemy 方法，执行攻击行为。
if (!IsInAttackRange()): 检查是否不再处于攻击范围内。如果不在攻击范围内，切换状态为 Chase（追逐），重新开始追逐敌人。

4.4 整合逻辑总结

这段代码实现了一个简单的 AI 状态机，使得 AI 角色能够根据当前的状态执行相应的行为：巡逻、追逐或攻击敌人。通过使用状态机，AI 能够更灵活地管理行为，便于扩展和维护。具体的巡逻、追逐和攻击行为需要在其他方法（如 Patrol、ChaseEnemy 和 AttackEnemy）中实现。

总结

通过使用Unity中的NavMeshAgent实现预制体的随机巡逻，结合Physics.OverlapSphere检测敌人并触发追击状态，以及在距离足够近时执行攻击动作，我们成功地实现了预制体的自动化行为。通过合理的状态切换逻辑管理预制体的行为，我们为游戏角色赋予了智能和自主性，使其能够在游戏世界中自主探索、发现敌人并进行攻击。这种综合应用不仅提升了游戏的交互性和挑战性，也为开发者们提供了实现自动化行为的有效方法，为游戏开发注入了新的活力和可能性。

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