Unreal Engine 4 Tutorial 09 人工智能+行为树

zifa2003293

资源与声明：

1-本文章部分图片与文字来源 Tommy Tran《Unreal Engine 4 Tutorial for Beginners》
https://www.raywenderlich.com/663-unreal-engine-4-blueprints-tutorial
本文章提供自己的见解看法，与学习笔记，如有侵权 欢迎联系删除，若文章有误，欢迎指正讨论；
<hr/>关键点有几个：
1-创建一个可以控制Pawn的AI AIC_Muffin
2-创建行为树 BT_Muffin
3-AI感知提供Pawn的视觉
4-Pawn的漫游与攻击敌人

下载启动项目并解压缩。导航到项目文件夹并打开MuffinWar.uproject。
按播放开始游戏。在围栏区域内左键单击以生成松饼。


在本教程中，您将创建一个会四处游荡的 AI。当敌人的松饼进入 AI 的视野范围时，AI 会移动到敌人并攻击它。
要创建一个 AI 角色，您需要三件事：是逐级递进的

• 身体：这是角色的物理表现。在这种情况下，松饼就是身体。
  
• 灵魂：灵魂是控制角色的实体。这可能是玩家或 AI。
  
• 大脑：大脑是人工智能做出决定的方式。您可以通过不同的方式创建它，例如 C++ 代码、蓝图或行为树。
  

既然你已经有了身体，你所需要的只是一个灵魂和大脑。首先，您将创建一个将成为灵魂的控制器。
控制器是可以拥有Pawn的非物理角色。Possession 允许控制器——你猜对了——控制Pawn。但在这种情况下，“控制”是什么意思？
对于玩家来说，这意味着按下一个按钮并让 Pawn 做一些事情。控制器从玩家接收输入，然后它可以将输入发送到 Pawn。控制器也可以改为处理输入，然后告诉 Pawn 执行操作。



在 AI 的情况下，Pawn 可以从控制器或大脑接收信息（取决于您如何对其进行编程）。
要使用 AI 控制松饼，您需要创建一种特殊类型的控制器，称为AI 控制器。 就是一个控制Muffin的控制器。
1-创建 AI 控制器

导航到Characters\Muffin\AI并创建一个新的Blueprint Class。选择AIController作为父类并将其命名为AIC_Muffin。（第一个文件）


接下来，您需要告诉松饼使用您的新 AI 控制器。导航到Characters\Muffin\Blueprints并打开BP_Muffin。
默认情况下，详细信息面板应显示蓝图的默认设置。如果没有，请单击工具栏中的类默认值。


转到 Details 面板并找到Pawn部分。将AI 控制器类设置为AIC_Muffin。这将在松饼生成时生成控制器实例。


由于您正在生成松饼，因此您还需要将Auto Possess AI设置为Spawned。这将确保AIC_Muffin在生成时自动拥有BP_Muffin。


单击编译，然后关闭BP_Muffin。
现在，您将创建驱动松饼行为的逻辑。为此，您可以使用行为树。
2-创建行为树

导航到Characters\Muffin\AI并选择Add New\Artificial Intelligence\Behavior Tree。将其命名为BT_Muffin，然后打开它。
2-1行为树编辑器

行为树编辑器包含两个新面板：

• 行为树：此图是您将在其中创建节点以制作行为树的地方
  
• 详细信息：您选择的节点将在此处显示其属性
  
• 黑板：此面板将显示黑板键（稍后会详细介绍）及其值。仅在游戏运行时显示。
  

与蓝图一样，行为树由节点组成。行为树中有四种类型的节点。前两个是任务和复合。
2-2什么是任务和组合？

顾名思义，任务是“做”某事的节点。这可能是复杂的事情，例如执行组合。也可以是简单的事情，例如等待。


要执行任务，您需要使用组合。行为树由许多分支（行为）组成。每个分支的根部是一个复合体。不同类型的组合有不同的方式来执行它们的子节点。
例如，您有以下一系列操作：


要执行序列中的每个操作，您将使用序列组合。这是因为序列从左到右执行其子级。这是它的样子：


注意：从组合开始的所有内容都可以称为子树。一般来说，这些是你的行为。在这个例子中，Sequence、Move To Enemy、Rotate Towards Enemy和Attack可以被认为是“攻击敌人”的行为。
如果序列的任何子节点失败，序列将停止执行。
例如，如果 Pawn 无法移动到敌人身边，Move To Enemy将失败。这意味着Rotate Towards Enemy和Attack不会执行。但是，如果 Pawn 成功移动到敌人身边，它们将执行。
稍后，您还将了解Selector组合。现在，您将使用序列使 Pawn 移动到随机位置，然后等待。
2-3移动到随机位置

创建一个Sequence并将其连接到Root。


接下来，您需要移动 Pawn。创建一个MoveTo并将其连接到Sequence。该节点会将 Pawn 移动到指定的位置或演员。


然后，创建一个Wait并将其连接到Sequence。确保将其放置在MoveTo的右侧。顺序在这里很重要，因为孩子们会从左到右执行。


注意：您可以通过查看每个节点右上角的数字来检查执行顺序。编号较低的节点优先于编号较高的节点。
恭喜，您刚刚创建了您的第一个行为！它会将 Pawn 移动到指定位置，然后等待五秒钟。
要移动 Pawn，您需要指定一个位置。但是，MoveTo只接受通过黑板提供的值，因此您需要创建一个。
2-4创建黑板

黑板是一种资产，其唯一功能是保存变量（称为键）。你可以把它想象成人工智能的记忆。
虽然您不需要使用它们，但黑板提供了一种方便的方式来读取和存储数据。这很方便，因为行为树中的许多节点只接受黑板键。
要创建一个，请返回内容浏览器并选择Add New\Artificial Intelligence\Blackboard。将其命名为BB_Muffin，然后打开它。
2-5黑板编辑器

黑板编辑器由两个面板组成：

• 黑板：此面板将显示您的按键列表
  
• 黑板详细信息：此面板将显示所选键的属性
  

现在，您需要创建一个保存目标位置的密钥。
2-6创建目标位置键

由于您将位置存储在 3D 空间中，因此您需要将其存储为矢量。单击New Key并选择Vector。将其命名为TargetLocation。


接下来，您需要一种方法来生成随机位置并将其存储在黑板上。为此，您可以使用第三种类型的行为树节点：服务。
2-7什么是服务？

服务就像您使用它们做某事的任务。但是，您使用服务来执行检查或更新黑板，而不是让 Pawn 执行操作。
服务不是单独的节点。相反，它们附加到任务或组合上。这会产生更有条理的行为树，因为您需要处理的节点更少。以下是使用任务的外观：



以下是使用服务的外观：



现在，是时候创建一个生成随机位置的服务了。
2-8创建服务

返回BT_Muffin并单击New Service。



这将创建一个新服务并自动打开它。将其命名为BTService_SetRandomLocation。您需要返回内容浏览器来重命名它。
该服务只需要在 Pawn 想要移动时执行。为此，您需要将其附加到MoveTo。
打开BT_Muffin，然后右键单击MoveTo。选择Add Service\BTService Set Random Location。


现在，BTService_SetRandomLocation将在MoveTo激活时激活。
接下来，您需要生成一个随机目标位置。
2-9生成随机位置

打开BTService_SetRandomLocation。
要知道服务何时激活，请创建一个Event Receive Activation AI节点。这将在服务的父节点（它所连接的节点）激活时执行。



注意：还有另一个称为Event Receive Activation的事件可以做同样的事情。这两个事件的区别在于Event Receive Activation AI还提供了Controlled Pawn。
要生成随机位置，请添加突出显示的节点。确保将Radius设置为500。



这将在 Pawn 的500个单位内为您提供一个随机的可导航位置。
注意： GetRandomPointInNavigableRadius使用导航数据（称为NavMesh）来确定一个点是否可导航。在本教程中，我已经为您创建了 NavMesh。您可以通过转到 Viewport 并选择Show\Navigation来可视化它。



如果您想创建自己的 NavMesh，请创建Nav Mesh Bounds Volume。缩放它，使其封装您想要导航的区域。
接下来，您需要将位置存储到黑板上。有两种方法可以指定使用哪个键：

• 您可以通过在Make Literal Name节点中使用其名称来指定密钥
  
• 您可以将变量公开给行为树。这将允许您从下拉列表中选择一个键。
  

您将使用第二种方法。创建Blackboard Key Selector类型的变量。将其命名为BlackboardKey并启用Instance Editable。当您在行为树中选择服务时，这将允许变量出现。



然后，创建突出显示的节点：
就是把这个Random生成的节点 存储到这个blackboard的key里面



概括：

• 事件接收激活 AI在其父级（在本例中为MoveTo）激活时执行
  
• GetRandomPointInNavigableRadius返回受控松饼500个单位内的随机可导航位置
  
• Set Blackboard Value as Vector将黑板键（由BlackboardKey提供）的值设置为随机位置
  

单击编译，然后关闭BTService_SetRandomLocation。
接下来，您需要告诉行为树使用您的黑板。
2-10选择黑板

打开BT_Muffin并确保您没有选择任何东西。转到详细信息面板。在Behavior Tree下，将Blackboard Asset设置为BB_Muffin。



之后，MoveTo和BTService_SetRandomLocation将自动使用第一个黑板键。在这种情况下，它是TargetLocation。



最后，您需要告诉 AI 控制器运行行为树。
2-11运行行为树

打开AIC_Muffin并将Run Behavior Tree连接到Event BeginPlay。将BTAsset设置为BT_Muffin。



这将在AIC_Controller生成时运行BT_Muffin。
单击编译，然后返回主编辑器。按Play，生成一些松饼，看着它们四处游荡。



这是很多设置，但你到了那里！接下来，您将设置 AI 控制器，以便它可以检测到其视野范围内的敌人。为此，您可以使用AI Perception。
3-设置 AI 感知

AI Perception 是一个可以添加到 actor 的组件。使用它，您可以为您的 AI 赋予感官（例如视觉和听觉）。
打开AIC_Muffin，然后添加一个AIPerception组件。


接下来，您需要添加一种感觉。由于您想检测另一个松饼何时进入视野，因此您需要添加视觉。
选择AIPerception，然后转到详细信息面板。在AI Perception下，向Senses Config添加一个新元素。


将元素0设置为AI Sight 配置，然后展开它。


视线有三个主要设置：

• 视线半径：松饼可以看到的最大距离。将其保留为3000。
  
• 失明半径：如果松饼看到了敌人，这是在松饼看不见之前敌人必须移动的距离。将其保留为3500。
  
• 周边视野半角度数：松饼的视野有多宽。将此设置为45。这将使松饼有90度的视野。
  

默认情况下，AI 感知仅检测敌人（分配给不同团队的演员）。但是，演员默认没有团队。当演员没有团队时，AI Perception 认为它是中立的。
在撰写本文时，还没有使用蓝图分配团队的方法。相反，您可以告诉 AI Perpcetion 检测中立的演员。为此，请展开按从属关系检测并启用Detect Neutrals。


单击编译，然后返回主编辑器。按播放并生成一些松饼。按'键显示 AI 调试屏幕。按数字键盘上的4以可视化 AI 感知。当松饼进入视野时，会出现一个绿色球体。


接下来，您将松饼移向敌人。为此，行为树需要了解敌人。您可以通过在黑板上存储对敌人的引用来做到这一点。
4-Pawn的漫游与攻击敌人

4-1创建敌人密钥

打开BB_Muffin，然后添加一个Object类型的键。将其重命名为Enemy。


现在，您将无法在MoveTo中使用Enemy。这是因为键是Object但MoveTo只接受Vector或Actor类型的键。
要解决此问题，请选择Enemy，然后展开Key Type。将基类设置为Actor。这将允许行为树将Enemy识别为Actor。


关闭BB_Muffin。现在，您需要创建一个行为以向敌人移动。
4-2走向敌人

打开BT_Muffin然后断开Sequence和Root。您可以通过按住 alt 键单击连接它们的电线来完成此操作。暂时将漫游子树移到一边。
接下来，创建突出显示的节点并将其Blackboard Key设置为Enemy：


这会将 Pawn 移向Enemy。在某些情况下，Pawn 不会完全面向其目标，因此您还可以使用Rotate 来面对 BB entry。
现在，当 AI Perception 检测到另一个松饼时，您需要设置Enemy 。
4-3设置敌人键

打开AIC_Muffin，然后选择AIPerception组件。添加一个On Perception Updated事件。


每当感知更新时，都会执行此事件。在这种情况下，每当人工智能看到或看不见某物时。此事件还提供了它当前感知的演员列表。
添加突出显示的节点。确保将Make Literal Name设置为Enemy。


这将检查 AI 是否已经有敌人。如果没有，你需要给它一个。为此，请添加突出显示的节点：


概括：

• IsValid将检查是否设置了Enemy键
  
• 如果未设置，则遍历所有当前感知的演员
  
• Cast To BP_Muffin将检查演员是否是松饼
  
• 如果是松饼，检查它是否死了
  
• 如果IsDead返回false，将松饼设置为新的敌人，然后打破循环
  

单击编译，然后关闭AIC_Muffin。按播放，然后生成两个松饼，使一个在另一个前面。后面的松饼会自动走向另一个松饼。


接下来，您将创建一个自定义任务以使松饼执行攻击。
4-4创建攻击任务

您可以在内容浏览器而不是行为树编辑器中创建任务。创建一个新的蓝图类并选择BTTask_BlueprintBase作为父级。


将其命名为BTTask_Attack然后打开它。添加一个事件接收执行 AI节点。该节点将在行为树执行BTTask_Attack时执行。


首先，您需要制作松饼攻击。BP_Muffin包含一个IsAttacking变量。设置后，松饼将执行攻击。为此，请添加突出显示的节点：


如果您在当前状态下使用任务，执行将卡在它上面。这是因为行为树不知道任务是否已经完成。要解决此问题，请将Finish Execute添加到链的末尾。


接下来，启用Success。由于您使用的是Sequence，这将允许BTTask_Attack之后的节点执行。


这就是你的图表应该是这样的：


概括：

• Event Receive Execute AI将在行为树运行时执行BTTask_Attack
  
• Cast To BP_Muffin将检查Controlled Pawn是否为BP_Muffin类型
  
• 如果是，则设置其IsAttacking变量
  
• Finish Execute会让行为树知道任务已经成功完成
  

单击编译，然后关闭BTTask_Attack。
现在，您需要将BTTask_Attack添加到行为树中。
4-5向行为树添加攻击

打开BT_Muffin。然后，在序列的末尾添加一个BTTask_Attack


接下来，将Wait添加到Sequence的末尾。将其等待时间设置为2。这将确保松饼不会不断攻击。


返回主编辑器并按Play。像上次一样产生两个松饼。松饼会向敌人移动并旋转。之后，它会攻击并等待两秒钟。如果它看到另一个敌人，它将再次执行整个序列。


在最后一节中，您将把攻击和漫游子树组合在一起。
4-6合并子树

要组合子树，您可以使用Selector组合。与序列一样，它们也从左到右执行。但是，当子成功而不是失败时，选择器将停止。通过使用此行为，您可以确保行为树只执行一个子树。
打开BT_Muffin ，然后在Root节点之后创建一个Selector 。然后，像这样连接子树：


这种设置一次只允许运行一个子树。以下是每个子树的运行方式：

• 攻击： 选择器将首先运行攻击子树。如果所有任务都成功，则序列也将成功。选择器将检测到这一点，然后停止执行。这将阻止漫游子树运行。
  
• 漫游：选择器将首先尝试运行攻击子树。如果没有设置Enemy ， MoveTo将失败。这也会导致Sequence失败。由于攻击子树失败，Selector将执行其下一个子树，即漫游子树。
  

返回主编辑器，按Play。产生一些松饼来测试它。


“等一下，松饼为什么不立即攻击另一个？”
在传统的行为树中，每次更新都从根开始执行。这意味着每次更新，它都会先尝试攻击子树，然后再尝试漫游子树。这意味着如果Enemy的值发生变化，行为树可以立即更改子树。
但是，虚幻的行为树的工作方式不同。在 Unreal 中，从最后执行的节点开始执行。由于 AI 感知不会立即感知其他参与者，因此漫游子树开始运行。行为树现在必须等待漫游子树完成，然后才能重新评估攻击子树。
要解决此问题，您可以使用最终类型的节点：装饰器。
4-7创建装饰器

像服务一样，装饰器附加到任务或组合上。通常，您使用装饰器来执行检查。如果结果为真，装饰器也将返回真，反之亦然。通过使用它，您可以控制装饰器的父级是否可以执行。
装饰器还具有中止子树的能力。这意味着一旦设置了Enemy，您就可以停止漫游子树。这将允许松饼在检测到敌人后立即攻击敌人。
要使用中止，您可以使用Blackboard装饰器。这些只是检查是否设置了黑板键。打开BT_Muffin，然后右键单击攻击子树的序列。选择添加装饰器\黑板。这会将 Blackboard 装饰器附加到序列。


接下来，选择Blackboard装饰器并转到 Details 面板。将Blackboard Key设置为Enemy。


这将检查是否设置了 Enemy。如果没有设置，装饰器会失败，导致Sequence失败。这将允许漫游子树运行。
为了中止漫游子树，您需要使用Observer Aborts设置。
4-8使用观察者中止

如果选定的黑板键已更改，观察者中止将中止子树。有两种类型的中止：

• Self：此设置将允许攻击子树在Enemy无效时自行中止。如果敌人在攻击子树完成之前死亡，就会发生这种情况。
  
• 较低优先级：此设置将导致较低优先级的树在设置敌人时中止。由于漫游子树在攻击之后，它的优先级较低。
  

将观察者中止设置为两者。这将启用两种中止类型。
现在，如果攻击子树不再有敌人，它可以立即进入漫游状态。此外，一旦检测到敌人，漫游子树可以立即进入攻击模式。
这是完整的行为树：


攻击子树总结：

• 如果设置了Enemy ， Selector将运行攻击子树
  
• 如果设置，Pawn 将向敌人移动并旋转
  
• 之后，它将执行攻击
  
• 最后，Pawn 将等待两秒钟
  

漫游子树总结：

• 如果攻击子树失败，Selector将运行漫游子树。在这种情况下，如果没有设置Enemy，它将失败。
  
• BTService_SetRandomLocation将生成一个随机位置
  
• Pawn 将移动到生成的位置
  
• 之后，它将等待五秒钟
  

关闭BT_Muffin，然后按Play。生成一些松饼，为有史以来最致命的大逃杀做好准备！


您可以在此处下载已完成的项目。