🫡 프로젝트 목적

• 파이썬 기초 및 심화 문법 학습 🐍
• 객체 지향 프로그래밍(OOP) 원칙 이해 및 적용

📌 프로젝트 개요 (순찰 시뮬레이션)

• 이동 로봇(Mobile Robot)과 협동 로봇(Cobot)이 협력하여 장애물을 감지하고 제거하는 시뮬레이션
• 시뮬레이션 프로세스 (Simulation Process)
  • 이동 로봇(mobile robot)이 정해진 횟수만큼 이동하며 순찰(patrol)
  • 이동 중 장애물을 감지하면 정지하고, 협동 로봇(cobot)을 호출하여 장애물을 제거
  • 장애물이 제거되면 순찰 재개
  • 이동 시 배터리가 부족하면 자동으로 충전소로 이동

📂 프로젝트 구조

📦 robot-simulation
├── 📄 main.py              # 메인 실행 파일
├── 📄 robot.py             # 기본 로봇 클래스
├── 📄 mobile_robot.py      # 이동 로봇
├── 📄 manipulator_robot.py # 협동 로봇
├── 📄 sensor.py            # 장애물 감지 센서
├── 📄 battery_manager.py   # 배터리 관리
├── 📄 logger.py            # 로그 출력 관리
├── 📄 enums.py             # 로봇 동작 상태 정의
└── 📄 README.md            # 프로젝트 설명 문서

✨ 주요 기능

🚗 이동 로봇 (MobileRobot)

• 장애물 감지 → sensor.detect_obstacle()
• 장애물 감지 시 정지 및 협동 로봇 호출 → handle_obstacle()
• 배터리 관리 → BatteryManager
• 순찰 및 이동 → patrol_area(n_times), move(dx, dy)

🤖 협동 로봇 (Cobot)

• 장애물 제거 기능 → handle_obstacle(position, direction)

🚀 실행 방법

python main.py

📝 사용 예제

from mobile_robot import MobileRobot
from manipulator_robot import Cobot

# 로봇 객체 생성
amr = MobileRobot("001", "AMR-1", "Jackal")
ur10 = Cobot("002", "Cobot-1", "Universal Robots", joint_count=6)

# 협동 로봇 연결
amr.set_cobot(ur10)

# 이동 로봇 작동
amr.operate(5)  # 5회 순찰
amr.operate()  # 랜덤 이동

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1️⃣ 기능적 변화

✅ 장애물 감지 및 처리 기능 추가

🔹 장애물 감지 → sensor.detect_obstacle()을 통해 탐지

🔹 장애물 제거 → handle_obstacle()을 통해 협동 로봇 호출 및 제거

✅ 모바일 로봇과 협동 로봇과의 협업 추가

🔹 협동 로봇 도입 → 장애물을 제거 역할의 협동 로봇 정의

🔹 로봇 객체 간 연결 → MobileRobot 클래스 내 set_cobot() 메소드를 추가하여 이동 로봇과 연결 가능

✅ 배터리 관리 기능 추가

🔹 배터리 상태 체크 → 독립화된 BatteryManager 모듈로 배터리 상태를 체크 및 충전

🔹 배터리 부족 시 자동 충전

🔹 충전 시 대기 시간 추가 → 충전 프로세스에 현실감을 더함

✅ 속도 계산식 변경

🔹 속도 및 이동 거리 고려 → 이동 거리, 속도 모두 고려하여 배터리 사용량 계산

🔹 이동 속도 조절 → increase_speed(), decrease_speed() 메소드 추가

2️⃣ OOP 확장 요소

🔹 클래스 간 책임 분리

기존 예제	개선 후
MobileRobot이 모든 기능 담당	역할별 클래스 분리 (log 출력, 장애물 감지, 배터리 관리 등)
장애물 감지 & 제거 기능 없음	Sensor, Cobot, BatteryManager 클래스 추가 및 협력 관계 설정

🔹 객체 간 협력 관계 추가

👉🏻 MobileRobot → Cobot, Sensor, BatteryManager 구성(Composition) 활용

🔹 다형성 적용

기존 예제	수정 후
operate(n_times=None) → 이동 또는 순찰 기능 제공	선택적 매개변수로 유연한 이동 & 순찰 가능 (MobileRobot의 operate 메소드는 이제 n_times와 같은 선택적 매개변수 사용)

🅰️ 객체 지향의 4대 원칙 만족

• 🔹 캡슐화

  ✅ MobileRobot, Cobot 내부에서도 속성을 직접 수정하는 대신 메소드를 통해 데이터를 관리

  ✅ BatteryManager에서 배터리 상태를 직접 수정하지 않고, get_battery_status() 같은 메소드를 통해 접근하도록 유도

• 🔹 상속

  ✅ Robot 클래스를 기반으로 MobileRobot, Cobot이 상속받아 기능을 확장함.

  ✅ 중복 코드 없이 operate()같은 메소드를 하위 클래스에서 오버라이딩하여 사용

• 🔹 다형성

  ✅ operate() 메소드가 Robot 클래스에 정의되어 있지만, MobileRobot, Cobot에서 각기 다르게 구현됨.

  ✅ 동일한 operate() 메소드를 호출하더라도, 객체 타입에 따라 동작 방식이 달라짐.

• 🔹 추상화

  ✅ Robot 클래스는 operate()같은 공통 인터페이스를 제공하지만, 세부 구현은 각 로봇이 담당

  ✅ Sensor, BatteryManager 등도 내부 동작 방식을 숨기고, 필요한 기능만 노출

🅱️ SOLID 원칙 적용

• 🔹 단일 책임 원칙 (SRP)

  : 클래스는 단 하나의 책임만 가져야 함

  ✅ MobileRobot, Cobot, Sensor, BatteryManager, Logger 등 역할을 명확히 나눔

• 🔹 개방-폐쇄 원칙 (OCP)

  : 확장에는 열려 있고, 변경에는 닫혀 있어야 함

  ✅ 다형성을 활용하여 operate(n_times=None)처럼 선택적 매개변수를 지원

  ✅ 새로운 기능을 추가할 때 기존 코드를 수정하지 않고 확장 가능하도록 설계

  ✅ BatteryManager, Sensor 등을 별도 클래스로 만들어 새로운 방식으로 확장 가능

• 🔹 리스코프 치환 원칙 (LSP)

  : 자식 클래스는 부모 클래스의 기능을 변경하지 않고 확장해야 함

  ✅ Robot 클래스가 있고, 이를 상속한 MobileRobot, Cobot이 있음

  ✅ operate() 메소드를 다형적으로 활용하여 상위 클래스의 인터페이스를 변경하지 않고 기능 확장

• 🔹 인터페이스 분리 원칙 (ISP)

  : 하나의 거대한 인터페이스보다 작은 여러 개의 인터페이스로 나누어야 함

  ✅ Robot 인터페이스를 거대한 하나의 클래스로 만들지 않고, MobileRobot, Cobot으로 나눔

  ✅ Sensor, BatteryManager 와 같은 독립적인 클래스로 기능을 모듈화하여 필요 없는 의존성을 최소화

📌 추가 기능 및 개선점

• 의존성 역전 원칙 (DIP)을 만족하도록 인터페이스 클래스 추가
• 장애물의 개수 및 위치를 랜덤하게 생성하는 기능 추가 가능
• RGB 및 Depth 카메라 센서 연결 및 장애물 판단 기준 수정