Unity-AI Navigation

更新: 12/9/2025 字数: 0 字时长: 0 分钟

AI Navigation 是 Unity 中用于自动寻路的包，此篇专注于介绍新的 AI Navigation 2.0。

概览

AI Navigation 的核心是烘焙一个可行走区域的地图（NavMesh），然后让角色（Agent）在这张地图上寻找最短路径（Pathfinding）。

核心概念：

导航网格 (Navigation Mesh / NavMesh)
NavMesh 是专门绘制的一张可行走地图。它是一个简化的、由多边形构成的蓝色覆盖层，精确地告诉 AI：这些蓝色的地方，你都可以安全行走。
寻路算法 (Pathfinding Algorithm)
Unity 主要使用一种叫做 A* (A-Star) 的高效算法。
烘焙 (Baking)
烘焙就是生成 NavMesh 的过程。Unity 就会开始分析你标记为导航相关的物体，然后自动计算并生成那张蓝色的 NavMesh 地图。
代理 (Agent / NavMeshAgent)
它是一个组件 (Component)，你把它添加到你的 AI 角色（比如一个敌人或者一个 NPC）身上。你用代码给它一个目标点（SetDestination），它就会自动查询 A* 算法获取路径，然后控制角色的移动，包括加速、减速、转向、避开其他 Agent，最终平滑地移动到目的地。

总结一下流程：

布置场景 -> 烘焙 (Bake) 生成 NavMesh 地图 -> 给角色添加 NavMeshAgent 组件 -> 用代码告诉 Agent 去哪里。

Navigation 窗口只负责全局设置 (Agents, Areas)，场景内的具体操作则由 NavMeshSurface 和 NavMeshModifier 等组件完成。

标签页：

Agents 标签页: 定义项目中所有可能存在的 Agent 的体型和能力（半径、高度、坡度等）。这属于一次性设定，供整个项目使用。
Areas 标签页: 定义全局的区域类型和它们的寻路成本（比如 "Walkable", "Water", "Lava"）。

Agents标签页

Agents 属性说明：

Agent Types
这是一个列表，允许你创建和管理多种不同的 Agent 模板。例如，你可以创建一个：
- Humanoid (人形)：像您截图中这样，用于普通大小的角色。
- Crawler (爬行者)：一个 Height（高度）很低但 Radius（半径）可能较宽的怪物。
- Brute (巨兽)：一个 Radius 和 Height 都非常大的角色，它无法通过狭窄的门。
Name
当前这个 Agent 模板的名称。
Radius
一个浮点数，表示 Agent 的半径。这个值决定了 Agent 能通过多窄的通道。
Height
一个浮点数，表示 Agent 的高度。决定了 Agent 能通过多低矮的障碍物。
Step Height
Agent 能够迈上去的台阶的最大高度。
Max Slope
Agent 能够行走的最陡峭的斜坡角度（单位是度）。
Generated Links
这个部分用于让系统自动创建一些特殊的“捷径”，允许 Agent 跨越一些导航网格中断的区域。
Drop Height
Agent 可以从一个平台边缘跳”或落下的最大垂直距离。
Jump Distance
Agent 可以水平跳过的最大间隙距离。

Areas标签页

Areas 标签页

Areas 标签页让你能够赋予场景中不同区域不同的通行成本，从而影响 AI 的寻路决策。可在物体的 NavMeshModifier 组件里选择已有 Areas。
Name
这个区域类型起的名字（比如“泥地”、“沼泽”、“加速带”）。
Cost
通过这个区域时所需付出的成本。 (cost >= 1)
- Cost = 1: 标准成本，代表普通、正常的地面。
- Cost > 1: 高成本区域。AI 会尝试绕远寻找最低成本路径。
- Cost < 1: 低成本区域。AI会优先选择走这些路，哪怕路线实际更长。

`NavMeshSurface` 组件

NavMeshSurface 负责在一个特定区域内生成导航网格。

你可以在一个场景中拥有多个 NavMeshSurface。这意味着你可以为不同的区域（比如建筑的一楼、二楼，或者一个独立的浮空岛）分别生成独立的导航网格，这在旧系统中是很难做到的。

这个组件通常被添加到一个空的 GameObject 上，作为场景中导航系统的控制器或管理器，这样更便于组织。

创建 NavMeshSurface：

打开 GameObject 菜单，选择 AI -> NavMeshSurface，会自动创建一个携带 NavMeshSurface 组件的游戏对象。

或者你可以创建一个空的 GameObject，然后手动添加 NavMeshSurface 组件。

NavMeshSurface组件

NavMeshSurface 的参数：

Agent Type
指定该 NavMeshSurface 服务哪种 Agent（于 Navigation 窗口定义）。
Default Area
指定所有未被 NavMeshModifier 修改的、表面属于哪种区域类型（于 Navigation 窗口定义）。
Generate Links
是否生成跳跃和下落的连接点（具体数据于 Navigation 窗口定义）。
Use Geometry
决定 NavMeshSurface 是根据物体的视觉模型还是物理碰撞体来生成 NavMesh。
Object Collection
这个区域是用来精确筛选参与烘焙的物体。它提供了两层强大的过滤器。
Collect Objects
基于物体在 Hierarchy 中的关系来筛选。
- All Game Objects：所有游戏物体。
- Volume：设定一个立方体范围，只烘焙范围内的物体。
- Children: 只烘焙挂载了这个 NavMeshSurface 组件的物体的所有子物体。（推荐）
Include Layers
基于物体的 Layer 来筛选。
Advanced
一些关于细节处理的设置，一般情况下保持默认即可。
Details
- Voxel Size
  烘焙体素的大小。
  体素可以理解为烘焙过程中的最小像素块或建筑砖块。Unity 在生成 NavMesh 之前，会先将你的场景“像素化”成一堆小立方体（也就是体素）。Voxel Size 就是这个立方体砖块的大小。值越小，精度越高，内存消耗更大。
- Tile Size
  单个瓦片的大小。这是一个纯粹的性能优化选项，通常你永远不需要修改它。
  为了提高效率和利用多核 CPU，NavMesh 烘焙器不会一次性处理整个世界，而是把它分割成一个个正方形的瓦片（Tile），然后一块一块地处理。Tile Size 就是单个瓦片的尺寸（单位是Voxel，即上面说的体素）。
- Minimum Region Area
  最小生成导航网格区域的面积。任何面积小于这个值的独立蓝色区域都会被排除掉。
  有时可能会在场景中生成一些非常非常小的、孤立的导航区域。这些区域太小了，没有生成的意义。该选项可以让最终生成的 NavMesh 更干净、更实用，移除掉那些没意义的碎片区域。当场景里有很多这种小碎片时，可以适当调高这个值。
- Build Height Mesh
  生成更精确的表面高度信息。
  会额外生成一个详细的高度网格，让 NavMesh 的表面更紧密地贴合复杂、凹凸不平的地面（比如崎岖的山地）。这能让 Agent 在这些地形上移动时，脚部的位置更精确，减少悬空或“陷入地面”的情况。
NavMesh Data
烘焙成功后，这里会引用一个生成的数据文件（.asset）。

`NavMeshAgent` 组件

NavMeshAgent 组件负责读取 NavMesh 信息指引角色到达指定目标地点，并且可以自动处理和避障等逻辑。

属性说明：

Agent Type
指定这个 Agent 属于哪种类型。必须与 NavMeshSurface 烘焙时使用的 Agent Type 相匹配。
Base Offset
沿着 Y 轴对 Agent 的模型进行的视觉偏移。
Steering
Agent 移动相关的属性。
Details
- Speed & Angular Speed & Acceleration
  最大移动速度/最大转向速度/最大加速度。
- Stopping Distance
  Agent 会在距离目标多远的地方停下。通常设置为一个非0但较小的值，如 0.1、0.5。
- Auto Braking
  在接近 Stopping Distance 范围时自动减速。
Obstacle Avoidance
用于处理 Agent 之间的动态实时避障。
Details
- Radius & Height
  与 Agent Type 里定义的不同，此处仅用于定义 Agent 移动时，实时互避所用圆柱体。
- Quality
  Agent 之间互相躲避的计算精度。
- Priority
  决定当两个 Agent 路径冲突时，谁应该让路。范围0~99，数字越小，优先级越高。
Path Finding
与路径的计算和执行有关。
Details
- Auto Traverse Off Mesh Link
  自动穿越 Off Mesh Link，即连接两块独立 NavMesh 的特殊通道。
- Auto Repath
  自动重新寻路。当原路径被阻挡时，Agent 会自动寻找一条新的可行路径。
- Area Mask
  决定了 Agent 可行走的 Areas。

代码控制：

agent.SetDestination(Vector3 targetPosition) 是导航寻路的核心方法。它接收一个 Vector3 类型的目标点（即世界空间中的一个三维坐标），然后 NavMesh Agent 会自动计算出到达该点的最佳路径并开始移动。例如：

csharp

agent.SetDestination(target.position);

光让 Agent 移动还不够，我们经常需要知道它当前的状态，以便做出下一步决策（如从追逐切换到攻击）。

Agent 的重要属性：

属性	描述
`remainingDistance`	Agent 距离当前路径目标点还剩多远。
`stoppingDistance`	你在 Inspector 里设置的停止距离。
`pathPending`	一个布尔值，当 Agent 正在计算路径时为 true。在计算完成前，`remainingDistance` 可能是无效的。
`velocity`	Agent 当前的速度向量。
`pathStatus`	返回一个路径状态的枚举。 `PathStatus.PathComplete` — 路径完整，可到达目标。 `PathStatus.PathPartial` — 路径部分有效，Agent 会尽量接近目标但无法完全到达。 `PathStatus.PathInvalid` — 路径无效，通常表示目标不在 NavMesh 上或不可达。
`isStopped`	控制 Agent 移动的布尔属性。例如：设置为 `true` 时，Agent 会暂停移动但不会清除当前路径；设置为 `false` 时，它会继续沿着之前的路径移动。

相关 API：
立即清除当前路径，Agent 会停在原地。就像是取消导航：
csharp
```
agent.ResetPath();
```
1
立即将 Agent 传送到 NavMesh 上的一个新位置：
csharp
```
agent.Warp(Vector3 newPosition);
```
1

`NavMeshObstacle` 组件

NavMeshObstacle 组件用于那些不是 Agent，但又需要阻挡 Agent 路径的动态物体。

NavMeshObstacle组件

属性说明：

Shape
定义障碍物的体积形状。
Center & Size
精确调整障碍物体积的大小和位置。
Carve
在 NavMesh 中挖空出障碍物的体积。由于动态避障替换为静态障，性能开销会相对较大。
雕刻选项
- Move Threshold：障碍物需要移动超过这个距离后，才会更新它在 NavMesh 上挖的洞。设置一个稍大的值（比如0.1）可以防止因微小移动就频繁更新 NavMesh，从而优化性能。
- Time To Stationary：障碍物停止移动多久后，被认为是静止的。
- Carve Only Stationary：一个优化选项。勾选后，障碍物只会在它停下来达到 Time To Stationary 设定的时间后，才会在 NavMesh 上挖洞。

`NavMeshLink` 组件

NavMeshLink 用于在两个导航网格不相连的区域之间，手动创建一个可通行的连接。

自动烘焙系统很聪明，但它无法理解一些游戏中的抽象概念。NavMeshLink 就是作为设计师的你，用来告诉 AI：虽然这里看起来没路，但实际上你可以从这里跳过去/爬上去/传送过去！

使用 NavMeshLink 组件：

在场景中创建一个空的 GameObject，可以命名为 JumpLink 或 DoorLink。
将它放置在链接的起始位置附近。
为这个 GameObject 添加 NavMeshLink 组件并调整起点和终点。

属性说明：

Agent Type
指定这个链接是为哪种类型的 Agent 准备的。
Area Type
定义这个链接本身属于哪种导航区域。
Cost Override
手动设置通过此链接的通行成本。
Positions
用于定义链接的两个端点。更推荐使用 Start Transform 和 End Transform。
- Swap
  交换起点和终点的位置。
- Re-Center Origin
  将 NavMeshLink 物体本身移动到起点和终点的正中间，方便整理场景。
Auto Update Positions
当链接的起点或终点位置发生变化时，自动更新链接的位置。
Bidirectional
允许 Agent 双向通过此链接。
Width
链接“桥梁”的宽度。虽0可以用，但建议设置一个合理的宽度（ex：>= Agent 半径）。
Activated
控制链接启用/禁用的开关。

通过代码控制：

主要通过修改 navMeshLink.enabled 属性来控制链接的启用和禁用。这和在 Inspector 中修改 Activated 的效果是一样的。

代码示例

最典型的应用就是门：

DoorController.cs

csharp

using UnityEngine;
using UnityEngine.AI;

public class DoorController : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private NavMeshLink navMeshLink; 
    private Animator animator; 

    void Start()
    {
        // 门一开始是关的，所以禁用Link
        if (navMeshLink is null)
            navMeshLink.enabled = false;
        
        animator = GetComponent<Animator>();
    }

    // 当需要开门时调用这个方法
    public void OpenDoor()
    {
        // 播放开门动画
        animator.SetTrigger("Open");

        // 启用NavMeshLink，让AI可以通过
        if (navMeshLink is not null)
            navMeshLink.enabled = true;
        
    }

    // 当需要关门时调用这个方法
    public void CloseDoor()
    {
        // 播放关门动画
        animator.SetTrigger("Close");

        // 禁用NavMeshLink，AI无法通过
        if (navMeshLink is not null)
            navMeshLink.enabled = false;
    }
}

`NavMeshModifier` 组件

用于在烘焙时对部分游戏对象进行特殊处理。

NavMeshModifier 主要有三大用途：

指定区域类型 (Area Type)：这是它最常用的功能。你可以将一个平面标记为你在 Navigation 窗口 Areas 标签页里定义过的任何类型，比如 "Mud" (泥地), "Water" (水域), 或 "Lava" (岩浆)。
标记为不可通行 (Not Walkable)：强制让某个区域无法被烘焙成 NavMesh，即使它的物理形状是平坦的。
从烘焙中完全忽略 (Ignore from Build)：让 NavMeshSurface 在烘焙时完全无视这个物体，就好像它不存在一样。

参数说明：

Mode
将物体纳入考虑，还是从烘焙中忽略。
Affected Agents
设置这个 Modifier 只对特定类型的 Agent 生效。
Apply To Children
将 NavMeshModifier 上的设置应用到所有子物体。
Override Area
是否要修改物体的区域类型（Area Type）。
Override Generate Links
局部地控制自动链接的生成（NavMeshSurface 上有一个 Generate Links 的总开关）。

`NavMeshModifierVolume` 组件

与 NavMeshModifier 作用类似，但作用于一个特定的立方体区域内的所有物体。

Size & Center
定义立方体的大小和位置。
Area Type
修改物体的区域类型。
Affected Agents
设置这个 Modifier 只对特定类型的 Agent 生效。

运行时烘焙

运行时烘焙是新版 AI Navigation 包最强大的功能之一，适用于程序化随机生成的关卡（如 Roguelike 游戏）或允许玩家在游戏中建造/破坏地形的场景（如沙盒游戏）。

运行时烘培主要通过 NavMeshSurface 组件的 BuildNavMesh() 方法来实现。这个方法会使 NavMeshSurface 立即根据它当前的设置（如Collect Objects, Include Layers等）重新扫描指定的物体，并生成一个新的、更新后的 NavMesh。

csharp

navMeshSurface.BuildNavMesh()

WARNING

这是一个同步操作，意味着在它完成之前，游戏主线程会暂停。

为了流程性，很多时候我们需要将复杂的 NavMesh 计算交给后台线程。

核心 API 有：

NavMeshSurface.CollectSources()
这个辅助方法会根据 NavMeshSurface 的设置（收集范围、层等），收集所有需要参与烘焙的物体信息，并返回一个列表。这是异步烘焙的第一步：准备原材料。
NavMeshBuilder.UpdateNavMeshDataAsync()
这是执行异步烘焙的关键方法。它接收烘焙所需的各种数据（包括上面收集到的物体列表），然后开始在后台线程中计算 NavMesh。它会返回一个 AsyncOperation 对象，我们可以通过这个对象来监控烘焙进度。
AsyncOperation
这是 Unity 中处理所有异步操作的标准对象。我们可以通过查询它的 isDone 属性来判断操作是否完成，或者通过 progress 属性获取当前进度（0~1）。

代码示例

AsyncNavMeshBuilder.cs

csharp

using UnityEngine;
using UnityEngine.AI;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;

public class AsyncNavMeshBuilder : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private NavMeshSurface navMeshSurface;

    private AsyncOperation navMeshUpdateOperation;
    // 存储烘焙结果
    private NavMeshData navMeshData;
    private List<NavMeshBuildSource> sources = new List<NavMeshBuildSource>();

    void Start()
    {
        // 在开始时，为 Surface 创建一个新的 NavMeshData 实例来存储烘焙结果
        navMeshData = new NavMeshData();
        navMeshSurface.navMeshData = navMeshData;

        // 在游戏开始时就进行一次初始的异步烘焙
        StartCoroutine(UpdateNavMesh());
    }

    // 你可以在任何需要更新NavMesh的时候（比如放置建筑后）调用这个公共方法
    public void RequestNavMeshUpdate()
    {
        StartCoroutine(UpdateNavMesh());
    }

    // 异步更新 NavMesh 的协程
    private IEnumerator UpdateNavMesh()
    {
        // --- 第1步: 收集需要烘焙的源数据 ---
        // 参数是烘焙的范围和变换，通常使用组件自身的设置即可
        var buildSettings = navMeshSurface.GetBuildSettings();
        var bounds = navMeshSurface.CalculateWorldBounds(sources);
        navMeshSurface.CollectSources(sources);

        // --- 第2步: 开始异步烘焙操作 ---
        navMeshUpdateOperation = NavMeshBuilder.UpdateNavMeshDataAsync(
            navMeshData,      // 要更新的 NavMeshData
            buildSettings,    // 烘焙设置
            sources,          // 烘焙源列表
            bounds            // 烘焙范围
        );

        // --- 第3步: 监控烘焙过程 ---
        while (!navMeshUpdateOperation.isDone)
            yield return null; 

        if (navMeshUpdateOperation.isDone)
            Debug.Log("异步烘焙完成！");
    }

}

与动画系统的配合

对于移动动画来说，可以提供通过 NavMeshAgent 的速度信息来驱动动画参数：

csharp

animator.SetFloat("Speed", navMeshAgent.velocity.magnitude);

同时使用 NavMesh Agent 和带有 Root Motion 的 Animator 可能会产生竞争条件，因为两者都会尝试在每帧更新中移动 Transform。

解决方案有两种，核心原则是信息流应单向传递：要么由 Agent 控制角色移动，动画跟随其运动；要么由动画控制角色移动，Agent 负责路径模拟。否则会形成难以调试的反馈回路。

与物理系统的配合

你无需为 NavMesh Agent 添加物理碰撞器也能让它们互相避开。导航系统会模拟 Agent 与障碍物及静态世界的交互，该“静态世界”即已烘焙的 NavMesh。

如果你希望 NavMesh Agent 推动物理对象或触发物理触发器，请执行以下操作：

为代理添加 Collider 组件。
为代理添加 Rigidbody 组件。
启用代理 Rigidbody 的 Is Kinematic 属性 —— 这一步非常重要，Kinematic 意味着刚体的运动由其他系统控制，而非物理模拟本身。

如果 NavMesh Agent 的 Rigidbody 未启用 Kinematic，则会出现竞争条件，代理和刚体可能会同时尝试移动 Agent，从而导致难以预测的行为。

你也可以使用 NavMesh Agent 驱动玩家角色而不使用物理系统：

将玩家 Agent 的 avoidance priority 设置为较低数值（优先级高），以便玩家能穿过人群。
通过修改 NavMeshAgent.velocity 来移动玩家，这样其他 Agent 能预测玩家的运动并进行避让。

Unity-AI Navigation ​

概览 ​

Navigation 窗口 ​

NavMeshSurface 组件 ​

NavMeshAgent 组件 ​

NavMeshObstacle 组件 ​

NavMeshLink 组件 ​

NavMeshModifier 组件 ​

NavMeshModifierVolume 组件 ​

运行时烘焙 ​

与动画系统的配合 ​

与物理系统的配合 ​

概览

Navigation 窗口

`NavMeshSurface` 组件

`NavMeshAgent` 组件

`NavMeshObstacle` 组件

`NavMeshLink` 组件

`NavMeshModifier` 组件

`NavMeshModifierVolume` 组件

运行时烘焙

与动画系统的配合

与物理系统的配合