Unreal Engine 5 - AI Driven Cars

Summary

このビデオでは、AIが運転する車を実装する方法が解説されています。車はスプラインに沿って自動的に進むようにプログラムされています。車は人間のプレイヤーのように、加速度とステアリングを使用しますが、加速度とステアリングの量はコードによって決定されます。スプラインを使用して軌道に沿って車を動かす方法を学びます。目標は、車が与えられた速度で軌道に沿って自動的に進むことです。スプラインのポイントをブループリントから取得する方法がないため、新しいフォルダを作成し、アクタークラスを追加します。車のブループリントを作成し、スプラインを参照する変数を追加します。車が前進するように制御し、最大速度を設定します。次に、車が曲がる方法を決定します。車のステアリングを制御するために、車には左と右の2つの参照ポイントがあります。これらのポイントを使用して、車が右ターン、左ターン、またはステアリングを行うべきかどうかを判断します。最後に、車がスプラインの終点に達したときにループを続ける方法を学びます。デモンストレーションでは、車がスプラインに沿って滑走路を顺利完成し、繰り返しループが可能です。

Takeaways

• 🚗 自動運転車の実装について解説しています。車はスプラインに沿って動くだけでなく、加速度やステアリングをコードで決定します。
• 📂 プロジェクトを作成する際には、スターターコンテンツは必要ありません。独自のフォルダとプロジェクト名を設定しましょう。
• 🔄 スプラインを使用する際には、ランスケープスプラインアクターからブループリントにポイントを取得する方法が必要です。
• 🛣️ スプラインの形状を調整する際には、ALTキーを押しながらポイントを動かすことで、ポイントを複製できます。
• 🚦 スプラインに沿って車の進行方向を決定するために、左ポイント（LP）と右ポイント（RP）を設定します。
• 📏 ターゲット地点までの距離を計算し、車が右か左に曲がるべきかを判断します。
• 🚦 スプラインの長さを超えた場合、ループさせて車が継続的に進むように設定します。
• 🏎️ 車の速度を制御するために、最大速度を設定し、速度がその値を下回る場合にのみ加速させます。
• 🔧 車がスプラインに沿って滑らかに進むように、ステアリングの調整を行います。
• 🔄 車がスプラインの端に到達した際に、スプラインの長さをゼロに戻してループを続けます。
• 📉 車が曲がる角度を滑らかにするために、ステアリングの変化率をフレームレートから独立させます。
• 🔗 プロジェクトファイルはPatreonページでダウンロード可能で、サポートが必要な場合はPatreonクライバーシップを検討できます。

Q & A

AIが運転する車はどのようにして軌道に沿って運転するようになりますか？

AIが運転する車は、コードを通じて加速度とステアリングを決定し、車両モーメントコンポーネントを使用して運転します。これは人間プレイヤーと同様ですが、加速度の量とステアリングはコードによって決定されます。

スプラインを使用して車をどのように制御しますか？

スプラインを使用する場合、スプラインポイントからブループリントにポイントを取得する方法が分からないため、新しいフォルダを作成し、アクタークラスを追加して、デフォルトで2つのポイントを持つようにします。

AIが運転する車の速度をどのように制御しますか？

車の速度を制御するために、車の前進速度を取得し、設定した最大速度値（例: 40km/h）以下であれば加速を適用するようにします。

AIが運転する車が壁にぶつからないようにするにはどうすればよいですか？

車が壁にぶつかないように、車にセンサーのようなコンポーネントを追加し、スプラインから得られるポイントと比較して、左または右にステアリングするかどうかを決定します。

AIが運転する車がスプラインに沿って滑走路を続けるためには何が必要ですか？

スプラインの長さを超えた場合、スプライン距離をリセットしてゼロに戻す必要があります。これにより、車がループ内で継続的に滑走路を続けることができます。

AIが運転する車が曲がる方向をどのように決定しますか？

AIが運転する車が曲がる方向を決定するために、スプラインから得られるポイントと車の参照ポイントとの距離を計算し、どちらが近いかに基づいて左または右に曲がる方向を決定します。

車が揺れ動くのを防ぐためには何をしますか？

車が揺れ動くのを防ぐために、ステアリング量を徐々に変更するようにします。これは、ターゲット量から現在値への変更を、デルタ秒数と一定の乗数（例: 40）で乗算することで実現します。

AIが運転する車の速度を上げるにはどうすればよいですか？

AIが運転する車の速度を上げるには、最大速度の設定値を上げる（例: 50km/h）ことで、車がより速く運転できるようになります。

プロジェクトファイルはどこでダウンロードできますか？

プロジェクトファイルは、Patreonページからダウンロードできます。Patreonページのリンクは説明欄に記載されています。

AIが運転する車の開発に興味を持ってくださった方々はどのようにサポートできますか？

AIが運転する車の開発に興味を持ってくださった方々は、Patreonクラブのメンバーシップを取得してサポートすることができます。

AIが運転する車の開発で使用された主要な技術は何ですか？

AIが運転する車の開発で使用された主要な技術には、車両モーメントコンポーネント、スプラインを使用した経路制御、加速度とステアリングのコードによる決定、およびループでの連続運転のためのスプライン距離のリセットが含まれます。

AIが運転する車の開発で直面した最大の課題は何でしたか？

AIが運転する車の開発で直面した最大の課題は、車がスプラインに沿って滑走路を続ける方法、特に曲がり角の処理と車が揺れ動かないようにすることです。

Outlines

00:00

🚗 AI駆動車の実装方法

AI駆動車の実装方法について説明しています。車はコードによって運転され、加速度やステアリングを人間のように使用しますが、加速度の量やステアリングはコードで決定されます。ゲームと車両テンプレートを選択し、プロジェクトを作成します。目標は、車がスプラインに沿って自動的に進むようにすることです。スプラインを使用する際のポイントの取得方法についても説明しています。

05:02

🔄 車両ブループリントのカスタマイズ

車両のブループリントをカスタマイズし、AIが車を自動運転させる方法について説明しています。スプラインに沿って車を動かすために、スプラインポイントを複製する方法や、角度スナップを無効にする方法を紹介しています。また、車両ブループリントで子ブループリントを作成し、スプラインを参照する変数を追加する方法も説明されています。

10:02

🚦 加速と速度制御

AIが車を自動運転させる際の加速と速度制御について説明しています。車を前進させるために、加速のカスタムイベントを追加し、最大速度を設定する方法を説明しています。車が壁にぶつかないように、速度を40km/h以下に制御する方法についても紹介されています。

15:07

🔍 スプラインの参照と進捗の確認

スプラインの参照を取得し、AIがスプラインに沿って進むように制御する方法について説明しています。スプラインの各ポイントの位置を取得し、車が目標地点に到達するまでの距離を計算する方法を紹介しています。また、車がスプラインの進捗状況を確認する方法も説明されています。

20:08

🛣️ ステアリングの制御

AIが車を自動運転させる際のステアリング制御について説明しています。車にセンサーとして機能する参照ポイントを追加し、スプライン上のポイントの位置を取得して、車が右または左に曲がるべきかどうかを判断する方法を紹介しています。また、車がスプラインに沿って滑らかに進むように、ステアリングの調整方法も説明されています。

25:11

🔁 ループでの動作確認

スプラインの最後で車の動作を確認し、ループで動作するように設定する方法について説明しています。スプラインの長さを超えた場合に、スプラインの距離をリセットしてループを続ける方法を紹介しています。また、車がスプラインに沿って滑らかに進むように、ステアリングの調整と速度の制御方法も説明されています。

30:11

🏁 完成とプロジェクトファイルの提供

AIが車を自動運転させるプロセスが完了し、プロジェクトファイルが提供されることについて説明しています。車がスプラインに沿って滑らかに進む最終デモンストレーションを行い、車速度を50km/hに設定して2周続けて動作を確認しています。また、プロジェクトファイルはPatreonページからダウンロードできると発表しています。

Keywords

💡AI駆動車

AI駆動車とは、人工知能によって運転される車を指します。このビデオでは、AI駆動車の実装方法が説明されており、車はスプラインに沿って自動的に進むようにプログラムされています。これは、人間が運転する場合と同様に、加速度やステアリングを用いて車を制御するが、加速度やステアリングの量はコードによって決定されます。

💡スプライン

スプラインは、数学やコンピュータグラフィックスで使用される曲線の一種で、複数の制御点を通る滑らかな曲線を生成します。ビデオでは、スプラインを使用してAI駆動車が進む経路を定義しています。スプラインに沿って車を動かすために、スプラインから得られるポイントを使用して、車の進路を制御しています。

💡ブループリント

ブループリントは、 Unreal Engine などのゲームエンジンで使用されるビジュアルスクリプト言語です。ビデオでは、ブループリントを使用してAI駆動車の振る舞いを定義しています。具体的には、スプラインに沿って車を動かすためのロジックや、車の速度を制御するためなどのプロセスをブループリントで記述しています。

💡加速度

加速度は、物体の速度が変化する速さを表す物理用語で、AI駆動車が前進する速さを制御するために使用されます。ビデオでは、AI駆動車に加速度を適用することで、車がスプラインに沿って一定の速度で進むようにプログラムされています。

💡ステアリング

ステアリングは、車輪の回転方向を制御するメカニズムで、AI駆動車が曲がり角を通過する際に使用されます。ビデオでは、車がスプラインのカーブに沿って曲がるよう、ステアリングの量をコードで決定しています。

💡車両運動コンポーネント

車両運動コンポーネントは、ゲームエンジン内の車両の動きを制御する機能です。ビデオでは、このコンポーネントを使用してAI駆動車の加速度やステアリングをプログラムしています。また、車の前進速度を取得し、最大速度を設定する際にも使用されています。

💡カスタムイベント

カスタムイベントは、ブループリント内で定義され、特定のアクションをトリガーするために使用されます。ビデオでは、加速とターンのカスタムイベントを使って、AI駆動車の動作を制御しています。これにより、车がスプラインに沿って進む際に必要な加速度やステアリングを適用できます。

💡参照ポイント

参照ポイントとは、スプラインに沿って車を動かす際に使用される、車両の特定の部分を指す座標です。ビデオでは、左ポイント（lp）と右ポイント（rb）という2つの参照ポイントを使って、車がスプラインのカーブに沿って曲がる方向を決定しています。

💡距離計算

距離計算は、車と参照ポイントまたはターゲットポイント間の距離を求めるプロセスです。ビデオでは、車がスプラインに沿って進むために、車と参照ポイントの間の距離を計算して、ステアリング量を決定しています。

💡ループ

ループは、プログラムで繰り返し実行されるコードブロックです。ビデオでは、AI駆動車がスプラインの終点に達してもループして再度始点から開始できるように、スクリプト内でループを実装しています。これにより、車はスプラインを無限に繰り返し進むことができます。

💡パトロンページ

パトロンページとは、クリエイターがファンや支援者に対して特別なコンテンツや報酬を提供するプラットフォームです。ビデオの最後で、プロジェクトファイルがパトロンページからダウンロードできると告知されており、支援者にとっては特典として機能しています。

Highlights

Introduction of AI-driven cars that mimic human driving behavior through code.

Use of vehicle moment components such as acceleration and steering in AI cars.

Decision-making for acceleration and steering is coded, not manual.

Selection of games and vehicle template to start the project without starter content.

Creating a folder named 'vehicles' for organizing project files.

AI car's path-following is achieved by adhering to a spline.

Landscape spline actors are used, but extracting points for blueprints is challenging.

Quick tip: Holding 'Alt' while moving spline points allows for duplication.

Disabling angle snapping to move spline points freely.

Creating an actor class 'BP_Road' with two spline points as a starting point.

Implementation of a child blueprint for the vehicle with a variable of type 'BP_Road'.

Introduction of custom events 'accelerate' and 'turn' for autonomous driving.

Defining a maximum speed for the AI car to prevent collisions.

Using vehicle movement component to get forward speed and control acceleration.

Employing a selection mechanism to apply acceleration based on current speed.

Incorporating a loop for the AI car to continuously follow the spline path.

Utilizing reference points (left and right points) for detecting steering direction.

Calculating the distance to target points on the spline for steering decisions.

Smoothing out steering with a lap and delta seconds for a more natural turn.

Adjusting the 'check gap' and 'distance in payment cap' for better corner handling.

Final demonstration of AI car driving at 50 km/h for two consecutive rounds without issues.

Project files and Patreon support information provided for further engagement.

Transcripts

hello everyone so today we are going to

implement this ai driven cars

as you can see here these cars are

driven by

through the code so

it's not like exactly they are just

moved through moved along a spline

these cars actually use the vehicle

moment components they use acceleration

and steering just like a human player

but instead the acceleration amounts and

the steering is decided through the code

so

yeah

let's see how to implement this system

today so these guys can just

continuously go through

this track

in a given speed continuously

okay so i'll select games and vehicle

template

and

i think i already have a

folder named vehicle

oh no okay

vehicles

and i'll name this

ai

cause

i don't need starter content so let's

create the project

right now this is what i have

um

let me play

okay so it is basically working

so

my goal is to

make the car

automatically drive

in this path

follow in a spline

so how can we do that

first

uh

these uh splines

but landscape spline actors so we don't

really have a

i don't really know a way to get points

from this into a blueprint

so

let's create a new folder

be

blueprints

and let's create an actor class

pp

root

right here

let's add

spline

and by default let's

have

two points

like this

compile

and

that should be the starting point

let's see here

yeah this is

also the player start

so let's put

where is it

bp road here

hmm right

now let me make this road

match this road

so by the way if you keep alt pressed

and move one of these spline points you

can duplicate it

quick tip if you don't already know that

let me disable angle snapping

so i can

move it freely

i don't need to have an exact

map

for this plane into the

into this

road underneath just a rough one or two

but anyway i try to make it match

as

best as possible

as close as possible

okay

[Music]

right

so this is this line

and

it starts

from here and ends from here

now

where is the vehicle blueprint

here here i'll create

a child blueprint

hey

and place one here

and

now

open the icar

and

here

i'll add

a variable

what

this should be from the type bp

rod

i'll make

this instance irritable so we can assign

this in

here

pp road

okay

now

here

uh

[Music]

in the tick

so

if i go to the parent

of the ai car

you can see user inputs

where is it

for throttle and

yeah this move forward

is connected to throttle and move right

is connected to steering so here i'll

add

a custom event

accelerate

and

[Music]

we need to float

input

just like this one

so

[Music]

and also we need to connect

execute

this same code so therefore

let's do something like this

let's convert this

to a macro

forward them

and duplicate

connect the same thing

into accelerate custom event

i'll just call it value

and similarly

uh

done

custom event

turn

i'll duplicate the same

piece of code

like this

now

we have these two

custom events that we can use to drive

the car

automatically through the blueprint so

here how

to find

right so

now we need to give these two inputs

turn

and accelerate so to give accelerate

without thinking about turning let's

just

make the car move forward

so if i call

[Music]

accelerate here

with

maybe 0.2

or just say 1

don't know

it should move forward

and now here let me simulate

without

playing see now the car goes forward

until it hit

the wall

so right

now how can we define a max speed

let's say

40

so we can

get the vehicle movement component

get forward speed

what kind of a value do we get here

actually we know that because

we can find that because if i

play the game you can see in the bottom

left

the speed

the car is pushing me

let me put

the player car behind

see it's

costs around 120

okay and the calculation is here in

vehicle player controller

speed

okay if mph we have to multiply by this

value

if

k and ph

this value

so let's consider only kmph

and if i want to

keep the speed under let's say 40

we can say

if

this is

less than

40

apply acceleration

now the car didn't go that fast

but still it bumps into

a wall

to test that

let's make the speed even further

let me promote this to variable

max

speed

yeah i speed

otherwise

it could be a bit

confusing

it's q5

so if i'm correct car should go really

slow

it doesn't look like going slow

why

let's print what we get here

oh

it says hello

oh sorry

two

let's forget about this multiplication

and put directly what we get here

oh

all right so actually uh when we you

have a user input we always call this

if we are not pressing

forward button with zero values so maybe

that's the case

also we need to consider

the absolute value

so here

instead of having a branch

we can

do a selection

if this condition is true one otherwise

zero

okay

it's not moving at all

let's try 40

with

this multiplication

right now it's moving

not that fast okay good

now we have a car that goes with some

control and the next step is

making it turn

and this is also not

i don't want it to be just some

following the spline or just moving the

car through the code along the spline

it's that's not the way i want i want

the ai to use the actual

vehicle movement component and drive the

car

right so how can we do that

[Music]

from the road

and the construction script

oh no here

let's convert this to a validated get

and get spline

promote this to variable

rod spline

and then

compile

now we should have a reference there

in the vein graph

so this is regarding acceleration

let's collapse

speed

control

then we need

a way to detect

steering

so

for that

uh

let's

have two

components here in the car

like sensors

and

[Music]

the mesh

same component

these are just

reference reference points

one is here

near the left field

i'll call it lp just left point

and

another one

duplicate

rb

right point

on the right side so that means plus 120

now

we have two reference points

uh

from the

spline

we have the spline

let's get

get

location

at distance

along along spline and i'm going to use

the workspace

so

as the distance let's promote this to a

variable

i'll name it target spline

distance

so this

variable represents

the

distance along the spline that the car

is trying to reach

and by using these

and these two points are defined i am

going to

determine

whether the car should have a right turn

a steering or a left steering

right let's see how this goes and we can

start from there

from what

that's from register variable

target point

now

the distance from the target point

to the call

location by collocation

[Music]

detector location

if the distance is less than

first we need to calculate distance

is less than let's say

500 meters

the branch

we need to

extend this distance

so let's add another 500

so that we can keep the car moving

forward

get the spline distance

add

ah let's promote this to variable

let's call it

check

cap

i don't have a better name for that

at the moment

and set it

as the target distance

new target distance

if the distance is

higher than the check gap this distance

if it is higher than the check gap

we don't have to do anything

one more thing

if

this exceeds

uh

the maximum length

of the

spline we need to reset it back to zero

so that

the we can make the car continue

in a loop

but let's look into that part later

for now let's just

see if the car can continue one round

now how to determine the distance uh the

direction

and we have can give steer

what's the function name i give

turn

um

shall we name this

tear

that seems

more appropriate

so how do we determine this value

as the first attempt

let's get the target point

and get these two points

get

word

location

of both points

[Music]

and calculate distance

to each point

then

if

lp is closer to that point

to the target point

we should turn left if rpa is closer

we should turn right

right

let's see if that works

i'm not 100 sure to be honest

uh

if this one is greater

than this one

that means l p is

that means rp is closer yeah

to select float

based on this

plus one minus one

maybe not

plus one like

0.2 let's try first

let's try

uh before that

let me remove that print

it's

overloading the screen

okay car is coming

and it should turn right

it is turning right but

not enough

okay

so then

let's try

0.6

the car is sort of

shaking

in two sides which

we should do something to avoid that

other than that it seems it can follow

the spline

let's see

yeah it can

and also

right let's prevent that

shaking to the sides

maybe we can prevent it if i

consider

[Music]

the difference amount

let's say

if this value is

let's set the multiply here

and select the multiplier

based on this difference

if the difference is let's say

let's promote this to a variable

get difference

10.

so if the difference is less than 10

it's not done

until it goes higher than 10

if it is

less than if it is higher than 10

let's turn

now it's not shaky

still not perfect

all right

maybe

okay

there is a way to

prevent this

so let's promote

this

steering into a variable

here

amount

instead of directly setting it

let's do a lap

use it like this

get this dear amount initially it will

be zero

left

to whatever is target amount

with the

we do have the delta seconds here

so

still delta seconds

multiplied by i don't know

40

by the way i'm multiplying with delta

seconds to keep this change rate

con

independent from the frame rate

it seems working

yeah much smoother than before

but it's still not good

and let's see what happens when it

reaches the end

one more thing well when it reached the

end

we should do this

let's collapse this

set spline

distance

if

this value

is greater than

get the road spline

length

we can do a selection here

if it is greater than

the this

target display and distance should be

zero otherwise this value

so car would be able to continuously

follow

and also maybe

here

instead of

increasing

oh no not there here

check gap

this is 500 if i reduce that i think

ah not

check gap

here

check gap here is fine

but uh

for here instead of check gap

let's introduce a new variable

distance in

payment

cap

let's say 50.

okay

and

yeah

let's try decreasing this a bit

where is the bar

so when you reduce that

it can't get tight corners but for this

map it works fine

oh not

no

that's not a good idea

so let me

change it back to

0.6

and let's have focus

let's wait till they

complete one round

to check if they can

continue in a loop

yeah it seems they can continue in a

loop without an issue

all right

so with that i'm going to

finish this episode so yeah you can see

the final demonstration

so here i have slightly increased the

car speed to 50 kilometers per

hour

rather than 40

and this is after coin two consecutive

rounds

all right so thanks for watching as

always project files will be available

here for the download

in the patreon page link would be in the

description below and if you like to

support my work

you can get the membership of the

patreon club see you in another episode

goodbye