Unity3D AI Navigation 详解：从基础概念到实战应用

引言

在 Unity 游戏开发中，实现智能的 AI 角色移动是提升游戏体验的关键。Unity 提供的AI Navigation系统，能够帮助开发者轻松创建能够自主寻路、规避障碍、跨越特殊地形的角色。无论你是初学者还是有经验的开发者，掌握这套系统都能让你在游戏 AI 设计上事半功倍。

本文将基于官方文档和最新特性，系统性地介绍 Unity AI Navigation 的核心功能、使用方法和最佳实践，并附带实际案例和代码示例。

一、AI Navigation 系统简介

AI Navigation 是 Unity 2022.2 之后推出的全新导航系统，取代了旧版的导航功能。该系统基于导航网格（NavMesh），允许角色在场景中智能移动，支持动态障碍物、跨越链接、区域成本控制等高级功能。

主要组件概览：

组件	功能
NavMesh Surface	定义可行走区域
NavMesh Agent	控制角色的移动与寻路
NavMesh Obstacle	定义动态或静态障碍物
OffMesh Link	创建跨越非行走区域的链接
NavMesh Modifier	调整物体在烘焙时的行为
NavMesh Link	连接不同 NavMesh 表面

二、导航系统的核心概念

1. 导航网格（NavMesh）

NavMesh 是由场景几何体自动生成的凸多边形网格，表示角色可以行走的区域。每个多边形之间记录了邻接关系，方便进行全局寻路。

2. 全局寻路与局部避障

全局寻路：使用 A* 算法在 NavMesh 上计算起点到终点的最优路径。
局部避障：使用 RVO（互惠速度障碍）算法，预测并避免与其他移动角色或障碍物碰撞。

3. 导航区域与成本

你可以为不同区域（如水面、草地、道路）设置不同的行走成本。高成本区域会被尽量避免，从而控制角色的路径选择。

4. 动态障碍与雕刻（Carving）

动态障碍物可以选择是否在 NavMesh 上“雕刻”出空洞，从而影响全局路径规划。推荐对静止障碍启用雕刻，对移动障碍仅使用局部避障。

三、如何使用 AI Navigation

步骤一：创建 NavMesh

选中场景中需要导航的静态物体。
添加NavMesh Surface组件。
设置代理类型、区域类型等参数。
点击Bake生成 NavMesh。

步骤二：创建 NavMesh Agent

创建一个角色（例如一个圆柱体）。
添加NavMesh Agent组件。
编写简单脚本设置目标点：

csharp

using UnityEngine; using UnityEngine.AI; public class MoveTo : MonoBehaviour { public Transform goal; void Start() { NavMeshAgent agent = GetComponent<NavMeshAgent>(); agent.destination = goal.position; } }

步骤三：添加动态障碍

创建一个立方体作为障碍物。
添加NavMesh Obstacle组件。
启用Carve选项（如果是静止障碍）。

步骤四：创建 OffMesh 链接（如跳跃点）

创建两个标记物体作为起点和终点。
添加OffMesh Link组件。
分别指定起点和终点。

四、动画与导航的结合

为了让角色移动更自然，你需要将 NavMesh Agent 与 Animator 结合使用：

csharp

[RequireComponent(typeof(NavMeshAgent), typeof(Animator))] public class LocomotionSimpleAgent : MonoBehaviour { Animator anim; NavMeshAgent agent; void Start() { anim = GetComponent<Animator>(); agent = GetComponent<NavMeshAgent>(); agent.updatePosition = false; } void Update() { Vector3 worldDelta = agent.nextPosition - transform.position; // 转换到本地坐标系并传递给 Animator // ... anim.SetBool("move", shouldMove); anim.SetFloat("velx", velocity.x); anim.SetFloat("vely", velocity.y); } void OnAnimatorMove() { transform.position = agent.nextPosition; } }

五、常用技巧与常见问题

✅ 推荐做法：

对静止障碍物启用Carve，对移动障碍物仅使用局部避障。
使用Area Mask控制不同角色可进入的区域。
将动画控制与导航分离，避免位置竞争。

❌ 避免事项：

不要在同一物体上同时启用NavMesh Agent和NavMesh Obstacle。
避免在物理刚体和非动力学 NavMesh Agent 之间出现竞争移动。

🔧 调试工具：

使用AI Navigation Overlay可视化 NavMesh、路径、障碍物。
查看Navigation Window中的 Agents 和 Areas 设置。

六、实战示例：巡逻与点击移动

点击移动脚本：

csharp

public class ClickToMove : MonoBehaviour { NavMeshAgent agent; void Start() => agent = GetComponent<NavMeshAgent>(); void Update() { if (Input.GetMouseButtonDown(0)) { RaycastHit hit; if (Physics.Raycast(Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition), out hit)) agent.destination = hit.point; } } }

巡逻脚本：

csharp

public class Patrol : MonoBehaviour { public Transform[] points; private int destPoint = 0; private NavMeshAgent agent; void Start() { agent = GetComponent<NavMeshAgent>(); agent.autoBraking = false; GotoNextPoint(); } void GotoNextPoint() { if (points.Length == 0) return; agent.destination = points[destPoint].position; destPoint = (destPoint + 1) % points.Length; } void Update() { if (!agent.pathPending && agent.remainingDistance < 0.5f) GotoNextPoint(); } }