人工智能避障

Question

我正在制作的人工智能非常简单，但是对于它正在做的事情来说，它可能有点效率太低了。下图显示了各种算术运算和数学运算之间的速度差异。sin，cos，特别是atan都是低效的。它在C++中进行了测试，但仍应符合JavaScript的要求。

能用更有效的数学达到同样的结果吗？

海图源

const canvas = document.getElementById('canvas');
const ctx = canvas.getContext('2d');

let targetX = 50;
let targetY = 50;

let obstacleX = 150;
let obstacleY = 50;

let aiX = 250;
let aiY = 51;

function loop() {
    // Distance between the vector points
    let disTargetX = targetX - aiX;
    let disTargetY = targetY - aiY;
    
    let disObstacleX = obstacleX - aiX;
    let disObstacleY = obstacleY - aiY;

    // Moves to target by default
    const angleTarget = Math.atan2(disTargetY, disTargetX);
    let moveAngle = angleTarget;

    // If near obstacle, adjust course and try to avoid it
    if (Math.sqrt(disObstacleX * disObstacleX + disObstacleY * disObstacleY) < 60) {
        const angleObstacle = Math.atan2(disObstacleY, disObstacleX);
        moveAngle += angleTarget - angleObstacle;
    }

    // Move the vector to desired location
    aiX += Math.cos(moveAngle);
    aiY += Math.sin(moveAngle);

    //Drawing
    ctx.clearRect(0, 0, 600, 200);

    ctx.beginPath();
    ctx.fillStyle = "teal";
    ctx.arc(aiX, aiY, 10, 0, Math.PI * 2, true);
    ctx.fill();

    ctx.beginPath();
    ctx.fillStyle = "purple";
    ctx.arc(obstacleX, obstacleY, 10, 0, Math.PI * 2, true);
    ctx.fill();
    
    ctx.rect(targetX - 20, targetY - 20,40,40);
    ctx.stroke();

    requestAnimationFrame(loop);
}

requestAnimationFrame(loop);

<canvas id="canvas" width="600" height="200"></canvas>

Answer 1

您可能知道这一点，但是在JavaScript中表示浮点数很难避免舍入错误。

你确定你的数学计算是正确的吗？具体来说，当从angleObstacle中减去moveAngle时，真的应该添加angleTarget吗？我试图对其进行更改，以便在发生这种情况时不会添加angleTarget。它似乎允许绿色圆圈避免与障碍物圆圈相撞。我不知道为什么速度会变..。可能是因为随弧tan或其他sin函数的指数变化。

const canvas = document.getElementById('canvas');
const ctx = canvas.getContext('2d');

const targetX = 50;
const targetY = 50;

const obstacleX = 150;
const obstacleY = 50;

let aiX = 250;
let aiY = 51;

function loop() {
    // Distance between the vector points
    const disTargetX = targetX - aiX;
    const disTargetY = targetY - aiY;
    
    const disObstacleX = obstacleX - aiX;
    const disObstacleY = obstacleY - aiY;

    // Moves to target by default
    const angleTarget = Math.atan2(disTargetY, disTargetX);
    let moveAngle = angleTarget;

    // If near obstacle, adjust course and try to avoid it
    if (Math.sqrt(disObstacleX * disObstacleX + disObstacleY * disObstacleY) < 60) {
        const angleObstacle = Math.atan2(disObstacleY, disObstacleX);
        moveAngle += /*angleTarget -*/angleObstacle;
    }

    // Move the vector to desired location
    aiX += Math.cos(moveAngle);
    aiY += Math.sin(moveAngle);

    //Drawing
    ctx.clearRect(0, 0, 600, 200);

    ctx.beginPath();
    ctx.fillStyle = "teal";
    ctx.arc(aiX, aiY, 10, 0, Math.PI * 2, true);
    ctx.fill();

    ctx.beginPath();
    ctx.fillStyle = "purple";
    ctx.arc(obstacleX, obstacleY, 10, 0, Math.PI * 2, true);
    ctx.fill();
    
    ctx.rect(targetX - 20, targetY - 20,40,40);
    ctx.stroke();
    
    if (aiX > 50) {
        requestAnimationFrame(loop);
    }
}

requestAnimationFrame(loop);

<canvas id="canvas" width="600" height="200"></canvas>

其他审查要点

在上面的代码片段中，您会注意到对于函数中没有重新分配的变量的许多声明，let已经被const取代了，例如targetX、targetY、obstacleX、obstacleY、disTargetX、disTargetY。这样就避免了任何无意的重新分配。

此外，原始代码将永远循环。我在上面的代码段中添加了一个条件，即aiX > 50，它需要为true才能再次调用该函数(通过requestAnimationFrame)。这避免了不必要的处理。

Answer 2

AFAIK，三角函数在(非基于图的)动态运动中是不可避免的.根据您想要完成的任务，网格或基于图形的移动可能是一种选择，尽管图遍历和路径查找可能是它自己的蠕虫。

一个更简单的解决方案可能是预先计算几百个值的正弦/余弦/arctangent，并将它们存储在TypedArray中，在这里您可以直接查找它们。既然你没有做科学计算，这可能就足够了。不过，您可能希望运行一些基准测试来比较这两种解决方案。