斯坦福UE4 C++课学习补充22：AI行为树-寻路入门

文章目录

一、创建敌对小兵

1. 创建SAICharacter（角色）和SAIController两个类（行为树），然后在UE中创建蓝图类。
2. 寻路系统：用于为人工智能代理AI Agent提供寻路功能。

• 为了帮助AI确定起点和终点之间的路径，引擎会根据场景中的碰撞体生成寻路网格体。这种简化的多边形网格体代表了关卡中的可寻路空间。默认情况下，寻路网格体会细分为多个区块，允许你重新构建寻路网格体的局部区域。
• 生成的网格体由多个多边形组成，每个多边形都有一个"成本"值。搜索路径时，寻路算法会尝试找到总成本最低的路径。
• 该系统还为代理提供了两种规避方法：相对速度障碍物Reciprocal Velocity Obstacles (RVO) 和 大规模人群绕行避让管理器Detour Crowd Manager。

参考链接：

https://dev.epicgames.com/documentation/zh-cn/unreal-engine/navigation-system-in-unreal-engine?application_version=5.2

1. 从放置Actor中向世界添加导航网格体边界体积NavMeshBoundsVolume，并放大到覆盖地板面积。按P键可以显示导航范围。

二、寻路行为树

1. 分别创建“人工智能”下的“黑板”和“行为树”，在黑板中创建向量类型的MoveToLocation键，用于记录小兵移动的目的地。

参考链接：

https://dev.epicgames.com/documentation/zh-cn/unreal-engine/behavior-trees-in-unreal-engine?application_version=5.2

1. 在SAIController的相关代码中创建并行为树对象并暴露给UE，重写BeginPlay，实现运行行为树，并把玩家位置赋值给MoveToLocation。

RunBehaviorTree(BehaviorTree);

APawn* MyPawn =UGameplayStatics::GetPlayerPawn(this,0);if(MyPawn){GetBlackboardComponent()->SetValueAsVector("MoveToLocation", MyPawn->GetActorLocation());}

UGameplayStatics

是UE中一个静态类，提供了一些便捷的全局函数。参数

0

是玩家索引，通常在单人游戏中，索引为

0

表示第一个玩家。

GetBlackboardComponent()

函数常用于获取AI控制器的黑板组件。

1. 将AIController的蓝图类命名为MinionControllerBP，将刚暴露的BehaviorTree设置为之前创建的寻路行为树；在小兵蓝图类中，将小兵自身中Pawn下的“AI控制器类”设置为MinionControllerBP。

三、会与角色保持距离的小兵

1. 行为树节点的三种返回状态：成功Success ，失败Failure)，运行Running。

• 当一个节点返回运行中状态时，行为树会暂时中断，并在下一次更新时继续执行该节点。行为树的其他节点通常不会在当前节点处于运行中状态时被执行，直到当前节点返回成功或失败。

1. 主要的行为树节点原型： （1）复合节点Composite

• 复合节点用于定义行为树的结构和执行流程。它们可以包含多个子节点，并根据不同的规则来控制这些子节点的执行。 ①序列节点Sequence：按顺序依次执行其子节点。它从第一个子节点开始执行，并且只有当当前子节点返回成功时，才会执行下一个子节点。如果某个子节点返回失败，序列节点立即返回失败，并停止执行后续节点。如果某个子节点返回运行中，序列节点也会返回运行中状态。 ②选择节点Selector：会尝试按顺序执行其子节点，直到某个子节点返回成功或运行中。如果一个子节点返回成功，选择节点立即返回成功，并且不会执行后续子节点。如果所有子节点都返回失败，选择节点返回失败。 ③并行节点Parallel：同时执行其所有子节点，并根据配置的规则决定何时返回成功或失败。通常的规则是，如果任何一个子节点返回失败，并行节点就返回失败；如果所有子节点都返回成功，则并行节点返回成功。 （2）装饰器节点Decorator
• 装饰节点用于对其他节点的执行进行控制或添加条件。它们通常包裹在任务或复合节点的外部，为它们增加额外的逻辑。
• 装饰器节点在其所装饰的子节点即将执行时触发。它在每次子节点执行之前都会被评估，根据条件决定是否允许子节点执行或修改子节点的行为。 ①黑板装饰器Blackboard： 根据黑板中某个键的值来决定是否执行其子节点。

举个例子：

• 使用黑板装饰器来检查AI是否看到了敌人。如果读取到黑板中HasSeenEnemy键为True，则AI执行攻击行为；否则，不执行。

②条件反转

Inverter

：会将其子节点的返回值反转。如果子节点返回成功，条件反转节点返回失败；如果子节点返回失败，条件反转节点返回成功。
③循环节点

Repeat

：会重复执行其子节点，直到满足指定的条件（如循环次数、子节点返回特定状态等）

举个例子：

• AI可能会不断地巡视一个区域，直到它看到敌人为止。循环节点可以让这个巡逻行为不断重复，直到某个条件触发。

（3）任务节点

Task

• 任务节点是行为树的叶子节点，它们执行具体的任务或动作。它们直接返回成功、失败或运行中状态。
• 将组合和装饰器视为if语句和while循环以及用于定义代码流的其他语言构造，并将叶子节点视为特定于游戏的函数调用，这些调用实际上用于表达状态或者情况。
• Leaf节点可以调用另一行为树，将现有树的数据上下文传递给被调用树。它可以对树进行大量模块化，以创建可以在无数地方重复使用的行为树，也可以使用上下文中的特定变量名进行操作。 （4）服务节点Service：在行为树的执行过程中周期性地执行某些操作，通常用于更新黑板变量或执行一些需要不断检查的逻辑。
• 与装饰器节点的不同：服务节点是在它们所在的子树（或者说它们所附加的复合节点）执行时周期性地执行。每次运行行为树时，服务节点都会被触发执行。
• 与任务节点的不同：服务节点并不会返回成功、失败或运行中状态。它们是透明的，只是附加在行为树中的其他节点上来提供额外的逻辑支持。

举个例子：

• 服务节点可以每隔一秒钟检测一次周围是否有敌人，并更新黑板中的“敌人位置”。这个更新操作是持续进行的，而不是在子节点执行之前才触发。

1. 我们想实现的逻辑：当AI小兵进入人物的攻击范围后，就停止移动。因此我们需要定义攻击范围，以及实时获取小兵和玩家人物的距离。先新建名为SBTService_CheckAttackRange 服务节点
2. 编译后遇到报错：unresolved external symbol(模块缺失），记录解决方案如下： （1）编译报错显示缺少IGamePlayTaskOwnerInterface，于是在项目中搜索，注意把前缀I去掉，结果这个类是在Runtime\GameplayTasks文件夹下，那么缺失的模块名就叫GameplayTasks。

我们平时所用到的模块大都会放在

Source/Runtime

的文件夹下

（2）打开源代码中的项目名

.build.cs

文件，添加我们所需要的模块。出于项目的规范统一，这里额外添加了

AIModule

，实际上不添加也是可以的，因为UE在

.uproject

已经为我们自动添加了。

1. 重写SBTService_CheckAttackRange文件，重写的TickNode函数，并在此定义了FBlackboardKeySelector，并不使用硬编码，方便在编辑器中修改。
2. TickNode函数：是服务节点在行为树执行期间每一帧都会被调用的函数。通过这个函数，服务节点可以执行任何需要周期性更新或检查的逻辑。

• TickNode函数的调用频率可以自定义Tick Interval（即服务节点的检查间隔时间）。
• 函数原型：

virtualvoidTickNode(UBehaviorTreeComponent& OwnerComp, uint8* NodeMemory,float DeltaSeconds)override;

• 参数解析： ①行为树组件的引用 ②一个指向服务节点内存的指针，用于在行为树执行过程中存储节点的临时数据。通过这个指针，服务节点可以在不同的TickNode调用之间保持状态信息。 ③从上一次TickNode调用到这次调用之间的时间差（以秒为单位），用于帮助节点在帧间进行时间相关的计算或逻辑处理。

//SBTService_CheckAttackRange.hclassFPSPROJECT_API USBTService_CheckAttackRange :public UBTService
{GENERATED_BODY()protected://可以动态的修改绑定的黑板键UPROPERTY(EditAnywhere, Category ="AI")
    FBlackboardKeySelector AttackRangeKey;virtualvoidTickNode(UBehaviorTreeComponent& OwnerComp, uint8* NodeMemory,float DeltaSeconds)override;};//SBTService_CheckAttackRange.cppvoidUSBTService_CheckAttackRange::TickNode(UBehaviorTreeComponent& OwnerComp, uint8* NodeMemory,float DeltaSeconds){Super::TickNode(OwnerComp,NodeMemory,DeltaSeconds);//Check distance between ai pawn and target actor

    UBlackboardComponent* BlackboardComp =  OwnerComp.GetBlackboardComponent();if(BlackboardComp){
        AActor* TargetActor =Cast<AActor>(BlackboardComp->GetValueAsObject("TargetActor"));if(TargetActor){
            AAIController* MyControllor =  OwnerComp.GetAIOwner();if(ensure(MyControllor)){
                APawn* AIPawn = MyControllor->GetPawn();if(ensure(AIPawn)){float DistanceTo =FVector::Distance(TargetActor->GetActorLocation(), AIPawn->GetActorLocation());bool bWithinRange = DistanceTo <2000.f;bool bHasLOS =false;if(bWithinRange){
                        bHasLOS = MyControllor->LineOfSightTo(TargetActor);}
                    
                    BlackboardComp->SetValueAsBool(AttackRangeKey.SelectedKeyName,(bWithinRange && bHasLOS));}}}}}

1. 接下来的步骤： ①为了对应刚在代码里定义的AttackRangeKey，在黑板添加一个Bool类型（方便判断）的WithinAttackRange。 ②在行为树里添加一个Selector节点 ③将刚才写的BTService挂到Selector节点上 ④指定AttackRangeKey对应的黑板键 ⑤在Sequence节点添加一个BlackBoard装饰器。 ⑥装饰器细节面板：观察器中止为self，黑板键设置为WithInAttackRange，键查询设置为未设置。
2. 装饰器细节面板设置解析： （1）通知观察者Notify Observer:

• 参数: 结果改变时OnResultChange、每次执行EveryTick等。
• 作用: 当节点的执行结果发生变化时，是否通知观察者。在这种情况下，选择了“结果改变时”，意味着当该节点从成功变为失败或从失败变为成功时，观察者将被通知。 （2）观察器中止Observer Aborts:
• 参数: Self、Lower Priority、None。
• 作用: 决定了在满足特定条件时，行为树中哪些节点会被中止。 ①Self: 如果这个节点的条件发生变化，它将中止自己。 ②Lower Priority: 如果条件变化，它将中止优先级较低的子节点（自己不终止）。 ③None: 不会中止任何节点。 （3）对于黑板键是bool类型的变量，键查询未设置相当于当WithInAttackRange为false的时候可以执行装饰器所装饰的节点

1. 执行逻辑： ①Root开始进入Selector， CheckAttackRange服务节点开始检查工作，每隔一段时间执行TickNode。尝试执行下面Sequence第一个节点。 ②若AI角色在攻击范围之外，黑板装饰器节点WithinAttackRange是false即满足未设置，因此会执行Sequence节点下面的内容。 ③当AI角色进入范围之内，装饰器发现WithinAttackRange变为true（由TickNode修改），立刻停止执行Sequence相关的节点，返回false。 ④false返回Selecto，继续执行后面的节点Wait。 ⑤Wait等待一秒，执行完毕后，返回Root节点，重复以上流程。

四、更智能的小兵

1. 我们上面的逻辑只考虑了直线距离，那如果我们跟小兵之间有一堵墙，它仍然会停止然后对墙攻击，这显然不是我们想要的。增加以下逻辑即可：当射线检测LineOfSightTo到能看到且在范围内时，赋值True。

//不想在超过范围外的地方也进行射线检测bool bHasLOS =false;if(bWithinRange){
        bHasLOS = MyControllor->LineOfSightTo(TargetActor);}
BlackboardComp->SetValueAsBool(AttackRangeKey.SelectedKeyName,(bWithinRange && bHasLOS));

1. LineOfSightTo函数：用于执行射线检测（Line Trace）的功能，用于判断一个Actor是否能够直接看到另一个Actor （1）LineOfSightTo是在AController类中定义的一个函数，因此可以通过AI控制器AIController或玩家控制器PlayerController来调用。 （2）函数原型：

boolLineOfSightTo(const AActor* Other, FVector ViewPoint,bool bAlternateChecks)const;

（3）参数解析：
①想要检查的目标

Actor

②射线检测的起始点，默认选择控制器所控制的

Pawn

的视点（通常是头部或眼睛的位置）。也指定一个具体的世界坐标来作为射线的起点。
③指定是否启用备用的检测机制。
④返回值：

true

表示有直接视线（即当前控制器的

Pawn

能够直接看到目标

Actor

），

false

表示没有直接视线（例如视线被墙壁、障碍物等阻挡）