레슨 9: 센서 활용 | MechDog 파이썬 학습

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MechDog 센서 활용

초음파 센서와 터치 센서로 스마트한 로봇 만들기

🎯 학습 목표

• 초음파 센서로 거리 측정하기
• 터치 센서로 사용자 입력 받기
• 센서 데이터를 기반으로 LED 제어하기
• 실제 MechDog 하드웨어 코드 이해하기
• 조건문과 반복문을 활용한 센서 로직 구현하기

📖 MechDog 센서 시스템

📏 초음파 센서 (Ultrasonic Sensor)

초음파를 이용해 장애물까지의 거리를 측정합니다. MechDog이 벽이나 물체에 부딪히지 않도록 도와줍니다.

📡 작동 원리

1. 초음파 발사
2. 물체에 반사되어 돌아옴
3. 시간 측정으로 거리 계산
4. cm 단위로 결과 반환

🎯 활용 예시

• 장애물 회피
• 자동 정지
• 거리 기반 속도 조절
• 경고 시스템

👆 터치 센서 (Touch Sensor)

사용자의 터치를 감지합니다. MechDog의 머리나 몸체를 터치하여 다양한 명령을 내릴 수 있습니다.

🤚 터치 이벤트

• 짧은 터치 (클릭)
• 긴 터치 (홀드)
• 더블 터치
• 터치 해제

🎮 제어 가능한 동작

• 앉기/일어서기
• 엎드리기
• 모드 변경
• 동작 순환

💡 RGB LED 제어

센서 데이터에 따라 LED 색상을 변경하여 MechDog의 상태를 시각적으로 표현합니다.

🌈 LED 색상 의미

빨간색
위험/가까움

노란색
주의/중간거리

파란색
안전/먼거리

🔧 실제 MechDog 코드

📏 초음파 센서 코드 분석

# 실제 MechDog 초음파 센서 코드 (ultrasonic_ranging.py)
import Hiwonder
import time
import Hiwonder_IIC
from HW_MechDog import MechDog

# MechDog 객체 초기화
mechdog = MechDog()
# 7-세그먼트 디스플레이 객체 생성
tm = Hiwonder.Digitaltube()
# I2C 통신 객체 생성
i2c1 = Hiwonder_IIC.IIC(1)
# 초음파 센서 객체 생성
i2csonar = Hiwonder_IIC.I2CSonar(i2c1)

# 초기 설정
mechdog.set_default_pose()  # 기본 자세 설정
tm.setBrightness(4)         # 디스플레이 밝기 설정
time.sleep(1)

def main():
    while True:
        # 거리 측정
        distance = i2csonar.getDistance()
        tm.showNum(distance)  # 디스플레이에 거리 표시
        
        # 거리에 따른 LED 색상 변경
        if distance < 15:
            # 15cm 미만: 빨간색 (위험)
            i2csonar.setRGB(0, 0xff, 0x00, 0x00)
        elif distance > 40:
            # 40cm 초과: 파란색 (안전)
            i2csonar.setRGB(0, 0x00, 0x00, 0x99)
        else:
            # 15-40cm: 노란색 (주의)
            i2csonar.setRGB(0, 0xfd, 0xd0, 0x00)
        
        time.sleep(0.1)

main()

👆 터치 센서 코드 분석

# 실제 MechDog 터치 센서 코드 (Touch.py)
import Hiwonder
import time
from HW_MechDog import MechDog

# 전역 변수
mechdog = MechDog()
enter_flag = 0      # 버튼 누름 플래그
action_num = 0      # 동작 번호
button2 = Hiwonder.Button(2)  # 버튼 객체 생성

mechdog.set_default_pose()  # 초기 자세
time.sleep(1)

def main():
    global enter_flag, action_num
    
    while True:
        if enter_flag == 1:  # 버튼이 눌렸을 때
            if action_num == 1:
                mechdog.action_run("sit_dowm")  # 앉기
                time.sleep(1.5)
                action_num += 1
            elif action_num == 2:
                mechdog.action_run("go_prone")  # 엎드리기
                time.sleep(1.5)
                action_num += 1
            else:
                mechdog.action_run("stand_four_legs")  # 서기
                time.sleep(1.5)
                action_num = 1
            
            enter_flag = 0  # 플래그 초기화
        else:
            time.sleep(0.2)

# 버튼 클릭 콜백 함수
def on_extbutton_clicked():
    global enter_flag
    enter_flag = 1

# 버튼 이벤트 등록
button2.Clicked(on_extbutton_clicked)
main()

💻 센서 시뮬레이션 실습

코드 에디터

# MechDog 센서 시뮬레이션
import random
import time

class MechDogSensor:
    def __init__(self):
        self.name = "스마트독"
        self.distance = 0
        self.is_touched = False
        self.led_color = "꺼짐"
        self.action_mode = 0
        print(f"🤖 {self.name} 센서 시스템 시작!")
    
    def get_distance(self):
        """초음파 센서 시뮬레이션"""
        self.distance = random.randint(5, 100)
        print(f"📏 거리 측정: {self.distance}cm")
        return self.distance
    
    def set_led_color(self, distance):
        """거리에 따른 LED 색상 설정"""
        if distance < 15:
            self.led_color = "빨간색"
            print("🔴 LED: 빨간색 (위험!)")
        elif distance > 40:
            self.led_color = "파란색"
            print("🔵 LED: 파란색 (안전)")
        else:
            self.led_color = "노란색"
            print("🟡 LED: 노란색 (주의)")
    
    def simulate_touch(self):
        """터치 시뮬레이션"""
        touch_chance = random.random()
        if touch_chance < 0.3:  # 30% 확률로 터치
            self.is_touched = True
            print("👆 터치 감지!")
            self.handle_touch()
        else:
            self.is_touched = False
    
    def handle_touch(self):
        """터치 이벤트 처리"""
        self.action_mode = (self.action_mode + 1) % 3
        
        if self.action_mode == 0:
            print("🚶 동작: 서기")
        elif self.action_mode == 1:
            print("🪑 동작: 앉기")
        else:
            print("🛌 동작: 엎드리기")
    
    def smart_behavior(self):
        """센서 기반 스마트 행동"""
        distance = self.get_distance()
        self.set_led_color(distance)
        
        # 거리 기반 행동
        if distance < 10:
            print("⚠️  너무 가까워요! 후진합니다.")
        elif distance < 20:
            print("🛑 정지합니다.")
        else:
            print("✅ 안전 거리, 계속 이동합니다.")
        
        # 터치 확인
        self.simulate_touch()
        print("-" * 30)

# 센서 시스템 실행
sensor_dog = MechDogSensor()

print("🎮 5초간 센서 시뮬레이션 실행...")
for i in range(5):
    print(f"🎮 {i+1}초 진행 중...")
    sensor_dog.smart_behavior()
    # time.sleep(1)  # 실제 실행 시에는 주석 해제

print("🎉 센서 시뮬레이션 완료!")
print(f"현재 LED: {sensor_dog.led_color}")
print(f"현재 모드: {sensor_dog.action_mode}")

실행 결과

센서 시뮬레이션 코드를 실행해보세요!

🎯 고급 도전 과제

다음 기능을 구현해보세요:

1. 스마트 경비 시스템: 15cm 이내 물체 감지 시 경고
2. 터치 패턴 인식: 연속 터치 횟수에 따른 다른 동작
3. 적응형 LED: 시간대별로 다른 색상 표시
4. 센서 융합: 거리와 터치를 동시에 고려한 복합 판단

🧠 센서 퀴즈

문제 1: 초음파 센서

거리 5cm일 때 어떤 색 LED가 켜져야 할까요?

빨간색 (위험)

노란색 (주의)

파란색 (안전)

초록색 (정상)

문제 2: 터치 센서

터치 센서 코드에서 콜백 함수의 역할은?

거리를 측정한다

터치 이벤트를 처리한다

LED 색상을 변경한다

모터를 제어한다

문제 3: RGB LED 제어

i2csonar.setRGB(0, 0xff, 0x00, 0x00)는 어떤 색을 나타낼까요?

빨간색

초록색

파란색

흰색

📝 정리

✅ 이번 레슨에서 배운 내용

• 초음파 센서: getDistance()로 거리 측정
• 터치 센서: 콜백 함수로 이벤트 처리
• RGB LED: setRGB()로 색상 제어
• 실제 하드웨어: Hiwonder 라이브러리 사용법
• 센서 융합: 다중 센서 데이터 활용

🚀 다음 레슨 미리보기

다음 레슨에서는 색상 인식을 배워봅시다! 카메라 센서로 색상을 감지하고 그에 따라 MechDog이 반응하도록 만들어보겠습니다.