Unity导航网格

1. 导航网格工具概述

1.1 基本概念

• 导航网格（Navigation Mesh）：Unity内置的AI寻路系统
• 作用：为游戏中的AI角色提供自动寻路能力
• 特点：可视化编辑、实时预览、性能优化

1.2 四个核心模块

1.2.1 Agents（代理页签）

• 作用：用于配置寻路代理信息
• 功能：定义AI角色的物理属性和移动参数
• 主要设置：
  • Agent Types：代理类型（如Humanoid）
  • Name：代理名称
  • Radius：代理半径（影响寻路精度）
  • Height：代理高度（决定可通过的通道高度）
  • Step Height：可跨越的台阶高度
  • Max Slope：可攀爬的最大坡度

1.2.2 Areas（导航地区页签）

• 作用：配合Object页签使用，定义导航区域类型
• 功能：设置不同区域的寻路消耗和通行规则
• 主要设置：
  • Name：区域名字，用于标识不同类型的导航区域
  • Cost：寻路消耗，数值越高AI越不愿意走该区域
• 应用场景：区分道路、草地、水域等不同地形类型

1.2.3 Bake（导航数据烘焙页签）

• 作用：生成导航网格数据
• 功能：根据场景几何体和代理设置计算可行走区域
• 核心参数：
  • Agent Properties：代理属性设置
    • Agent Radius：代理半径（0.5）
    • Agent Height：代理高度（2）
    • Max Slope：最大坡度（45°）
    • Step Height：最小楼梯高度（0.4）
  • Generated Off Mesh Links：生成非网格连接
    • Drop Height：掉落高度（0）
    • Jump Distance：跳跃距离（0）
  • Advanced Settings：高级设置
    • Voxel Size：立体像素大小（影响精度和性能）
    • Min Region Area：最小区域面积（2）
    • Height Mesh：高度网格构建开关

1.2.4 Object（场景对象设置页签）

• 作用：配置场景中具体对象的导航属性
• 功能：设置哪些对象参与导航网格生成
• 主要设置：
  • Scene Filter：场景过滤器，配合Hierarchy窗口使用
    • All：显示场景上所有对象
    • Mesh Renderers：显示挂载网格渲染器的对象
    • Terrains：显示挂载地形脚本的对象
  • Navigation Static：导航静态物体开关
  • Generate OffMeshLinks：生成网格连接点开关
  • Navigation Area：导航区域选择，配合Areas页签使用

1.3 工作流程

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    Unity导航网格工作流程                    │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                             │
│  ┌─────────────┐    ┌─────────────┐    ┌─────────────┐     │
│  │  配置代理   │───▶│  设置区域   │───▶│  对象配置   │     │
│  │  Agents     │    │  Areas      │    │  Object     │     │
│  └─────────────┘    └─────────────┘    └─────────────┘     │
│                                                             │
│  ┌─────────────┐    ┌─────────────┐    ┌─────────────┐     │
│  │  烘焙生成   │◀───│  预览检查   │◀───│  应用寻路   │     │
│  │  Bake       │    │  Scene View │    │  NavMesh    │     │
│  └─────────────┘    └─────────────┘    └─────────────┘     │
│                                                             │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

1.4 使用注意事项

• 性能考虑：Voxel Size越小精度越高，但内存占用和烘焙时间会显著增加
• 区域设置：合理设置Navigation Area和Cost值，避免AI选择不合理的路径
• 对象标记：确保需要参与导航的对象都正确标记为Navigation Static
• 烘焙优化：大型场景建议分区域烘焙，提高工作效率

2. 导航网格组件

2.1 组件架构概述

• 核心组件：构成Unity导航系统的功能模块
• 作用：为AI角色提供寻路、避障、路径规划等能力
• 特点：模块化设计、易于配置、性能优化

2.2 主要组件类型

2.2.1 NavMeshAgent（导航网格代理）

• 作用：AI角色的核心寻路组件
• 功能：自动寻路、避障、路径规划
• 主要属性：
  • Agent Type：代理类型设置
  • Speed：移动速度
  • Angular Speed：旋转速度
  • Acceleration：加速度
  • Stopping Distance：停止距离
  • Radius：代理半径
  • Height：代理高度

2.2.1.1 基础代码示例

using UnityEngine;
using UnityEngine.AI;

public class NavMeshAgentDemo : MonoBehaviour
{
    private NavMeshAgent agent;
    public Transform target; // 目标位置
    
    void Start()
    {
        // 获取或添加NavMeshAgent组件
        agent = GetComponent<NavMeshAgent>();
        if (agent == null)
        {
            agent = gameObject.AddComponent<NavMeshAgent>();
        }
        
        // 基础属性设置
        agent.speed = 5f;                    // 移动速度
        agent.angularSpeed = 120f;           // 旋转速度
        agent.acceleration = 8f;             // 加速度
        agent.stoppingDistance = 1f;         // 停止距离
        agent.radius = 0.5f;                 // 代理半径
        agent.height = 2f;                   // 代理高度
    }
    
    void Update()
    {
        // 设置目标位置
        if (target != null)
        {
            agent.SetDestination(target.position);
        }
    }
}

2.2.1.2 高级功能代码示例

using UnityEngine;
using UnityEngine.AI;

public class AdvancedNavMeshAgent : MonoBehaviour
{
    private NavMeshAgent agent;
    public Transform[] waypoints; // 路径点数组
    private int currentWaypoint = 0;
    
    void Start()
    {
        agent = GetComponent<NavMeshAgent>();
        SetupAgent();
    }
    
    void SetupAgent()
    {
        // 高级属性设置
        agent.avoidancePriority = 50;        // 避障优先级
        agent.autoTraverseOffMeshLink = true; // 自动通过OffMeshLink
        agent.autoRepath = true;             // 自动重新寻路
        agent.pathfindingIterationsPerFrame = 100; // 每帧寻路迭代次数
    }
    
    void Update()
    {
        // 巡逻逻辑
        if (waypoints.Length > 0)
        {
            if (agent.remainingDistance < 0.5f)
            {
                currentWaypoint = (currentWaypoint + 1) % waypoints.Length;
                agent.SetDestination(waypoints[currentWaypoint].position);
            }
        }
    }
    
    // 手动寻路到指定位置
    public void MoveTo(Vector3 destination)
    {
        if (agent.isOnNavMesh)
        {
            agent.SetDestination(destination);
        }
    }
    
    // 检查是否到达目标
    public bool HasReachedDestination()
    {
        return !agent.pathPending && 
               agent.remainingDistance <= agent.stoppingDistance;
    }
    
    // 停止移动
    public void StopMoving()
    {
        agent.isStopped = true;
    }
    
    // 恢复移动
    public void ResumeMoving()
    {
        agent.isStopped = false;
    }
}

2.2.2 NavMeshObstacle（导航网格障碍物）

• 作用：动态障碍物组件
• 功能：实时更新导航网格，创建动态障碍
• 主要属性：
  • Shape：障碍物形状
  • Size：障碍物尺寸
  • Carving：是否雕刻导航网格
  • Movement Threshold：移动阈值

2.2.2.1 动态障碍物组件的用途

• 游戏场景应用：在游戏场景中，经常有这样的功能：
  • 场景中有一扇门，如果这扇门没有被破坏，AI角色无法自动寻路到门后的场景
  • 只有当门被破坏后，AI角色才能通过到下一个场景
  • 像门这样的对象本身不需要进行寻路，所以不需要给它们添加NavMeshAgent脚本
  • 在这种情况下，使用"动态障碍物组件"（NavMeshObstacle）来实现这个功能

2.2.2.2 动态障碍物组件的使用方法

• 基本设置：为需要动态阻挡AI的对象添加NavMeshObstacle组件
• 形状配置：根据对象的实际形状设置障碍物的几何形状
• 尺寸调整：调整障碍物的尺寸以准确反映阻挡范围
• 雕刻设置：启用Carving功能，让障碍物能够实时更新导航网格
• 移动阈值：设置Movement Threshold，控制障碍物移动多少距离后才更新导航网格

2.2.2.3 代码示例

using UnityEngine;
using UnityEngine.AI;

public class DynamicObstacle : MonoBehaviour
{
    private NavMeshObstacle obstacle;
    
    void Start()
    {
        // 获取或添加NavMeshObstacle组件
        obstacle = GetComponent<NavMeshObstacle>();
        if (obstacle == null)
        {
            obstacle = gameObject.AddComponent<NavMeshObstacle>();
        }
        
        // 基础设置
        obstacle.shape = NavMeshObstacleShape.Box; // 设置为盒子形状
        obstacle.size = Vector3.one; // 设置尺寸
        obstacle.carving = true; // 启用雕刻功能
        obstacle.movementThreshold = 0.1f; // 移动阈值
    }
    
    // 动态启用/禁用障碍物
    public void SetObstacleActive(bool active)
    {
        if (obstacle != null)
        {
            obstacle.carving = active;
        }
    }
    
    // 动态调整障碍物尺寸
    public void UpdateObstacleSize(Vector3 newSize)
    {
        if (obstacle != null)
        {
            obstacle.size = newSize;
        }
    }
    
    // 门被破坏时的处理
    public void OnDoorDestroyed()
    {
        // 禁用障碍物，让AI可以通过
        SetObstacleActive(false);
        
        // 或者直接销毁组件
        if (obstacle != null)
        {
            Destroy(obstacle);
        }
    }
}

2.2.3 NavMeshSurface（导航网格表面）

• 作用：生成和管理导航网格表面
• 功能：动态生成、更新导航网格
• 主要属性：
  • Collection Object：收集对象
  • Use Geometry：使用几何体类型
  • Default Area：默认区域
  • Layer Mask：层级遮罩

2.2.4 NavMeshLink（导航网格连接）

• 作用：连接分离的导航网格区域
• 功能：创建跳跃、掉落等特殊移动连接
• 主要属性：
  • Start Point：起始点
  • End Point：结束点
  • Width：连接宽度
  • Cost Override：成本覆盖

2.2.4.1 详细属性说明

• Start（起始点）：连接点的起始位置，指定为Transform组件
• End（结束点）：连接点的结束位置，指定为Transform组件
• Cost Override（覆盖消耗值）：
  • 负值或0：使用所属Area的寻路消耗
  • 正值：Area的寻路消耗 × 正值 = 该连接点的寻路消耗
  • 用途：自定义连接点的寻路消耗，解决"步行"和"连接点"都能到达目标，但希望优先选择步行区域的情况
• Bi Directional（双向连接点）：
  • 启用：可以从Start到End，也可以从End到Start
  • 禁用：只能从Start到End单向通行
• Activated（启用连接点）：是否启用该连接点，禁用时在自动寻路中无效
• Auto Update Positions（自动更新位置）：
  • 启用：起始和结束位置变化时，导航网格自动更新
  • 禁用：即使位置变化，仍按初始位置计算
• Navigation Area（导航区域）：指定连接点所属的导航区域类型，影响哪些代理可以使用以及默认消耗

2.2.4.2 代码示例

using UnityEngine;
using UnityEngine.AI;

public class NavMeshLinkController : MonoBehaviour
{
    public Transform startPoint;
    public Transform endPoint;
    public float costOverride = -1f;
    public bool biDirectional = true;
    public bool activated = true;
    public bool autoUpdatePositions = false;
    
    private OffMeshLink offMeshLink;
    
    void Start()
    {
        CreateOffMeshLink();
    }
    
    void CreateOffMeshLink()
    {
        // 创建OffMeshLink组件
        offMeshLink = gameObject.AddComponent<OffMeshLink>();
        
        // 设置起始和结束点
        offMeshLink.startTransform = startPoint;
        offMeshLink.endTransform = endPoint;
        
        // 设置连接点属性
        offMeshLink.costOverride = costOverride;
        offMeshLink.biDirectional = biDirectional;
        offMeshLink.activated = activated;
        offMeshLink.autoUpdatePositions = autoUpdatePositions;
        
        // 设置导航区域（默认为Walkable）
        offMeshLink.area = 0; // 0 = Walkable
    }
    
    // 动态启用/禁用连接点
    public void SetLinkActive(bool active)
    {
        if (offMeshLink != null)
        {
            offMeshLink.activated = active;
        }
    }
    
    // 动态设置成本覆盖
    public void SetCostOverride(float cost)
    {
        if (offMeshLink != null)
        {
            offMeshLink.costOverride = cost;
        }
    }
    
    // 检查连接点是否有效
    public bool IsLinkValid()
    {
        return offMeshLink != null && 
               offMeshLink.activated && 
               offMeshLink.startTransform != null && 
               offMeshLink.endTransform != null;
    }
}

2.2.4.3 使用场景示例

// 跳跃连接点示例
public class JumpLink : MonoBehaviour
{
    public Transform jumpStart;
    public Transform jumpEnd;
    public float jumpCost = 2f; // 跳跃消耗较高
    
    void Start()
    {
        var link = gameObject.AddComponent<OffMeshLink>();
        link.startTransform = jumpStart;
        link.endTransform = jumpEnd;
        link.costOverride = jumpCost;
        link.biDirectional = true;
        link.activated = true;
    }
}

// 单向连接点示例（如滑梯）
public class SlideLink : MonoBehaviour
{
    public Transform slideStart;
    public Transform slideEnd;
    
    void Start()
    {
        var link = gameObject.AddComponent<OffMeshLink>();
        link.startTransform = slideStart;
        link.endTransform = slideEnd;
        link.costOverride = 0.5f; // 滑梯消耗较低
        link.biDirectional = false; // 单向滑行
        link.activated = true;
    }
}