Robolândia - Sistema de Simulação de Robôs

Este repositório contém um simulador em Java que permite criar e controlar diferentes tipos de robôs em um ambiente tridimensional, com diversos obstáculos, sensores e funcionalidades específicas para cada tipo de robô.

Pré-requisitos

• Java 21.0.6
• IDE: VSCode
• Terminal compatível com Linux (para os scripts shell)

Descrição do Repositório

O repositório é um projeto de Programação Orientada a Objetos que implementa um sistema de simulação de robôs em Java, organizado em três laboratórios até agora que demonstram a evolução do sistema:

• Lab01: Implementação inicial com classes básicas para ambiente e robô simples
• Lab02: Expansão do sistema com introdução de hierarquia de classes para diferentes tipos de robôs (terrestres e aéreos)
• Lab03: Versão com organização em pacotes, sistema de sensores, obstáculos detalhados , testes unitários e diagrama UML
• Lab04: Versão atualizada com sistema de comunicação entre robôs, tratamento de exceções e visualização do ambiente
• Lab05: Introdução de um sistema de log, missões para robôs e refatoração com subsistemas.

Como Iniciar

Executando a Aplicação

1. Clone o repositório ou baixe os arquivos
2. Navegue até a pasta do lab que gostaria de executar
3. Execute o script start.sh:

# Usando o script
./start.sh

Executando os Testes

Para verificar se todas as funcionalidades estão operando corretamente (Implementados a partir do Lab03):

# Usando o script
./test.sh

Guia de Uso

Cada um dos Lab's possuem um conjunto de funcionalidades que podem ser exploradas após a execução do script start.sh. Um lab sempre possui todas as funcionalidades do anterior, podendo haver algumas alterações entre elas, de modo que cada lab é uma crescente de desenvolvimento em relação ao anterior.

No Lab04 e Lab05, você pode escolher entre dois modos de execução:

1. Modo Padrão: Ambiente 10x10x10 pré-configurado com 4 robôs (um de cada tipo) e 3 obstáculos
2. Modo Livre: Permite criar um ambiente personalizado e adicionar robôs/obstáculos manualmente

Menu Principal

O sistema oferece as seguintes opções:

0 - Fechar o simulador
1 - Ações de um robô
2 - Lista de robôs
3 - Visualizar mapa
4 - Histórico de Comunicação
5 - Criar novo robô (modo livre)
6 - Remover robô (modo livre)
7 - Criar obstáculo (modo livre)

Arquivos de Teste

O repositório inclui testes para verificar o funcionamento adequado dos componentes:

• TestAmbiente.java: Testes de criação e manipulação do ambiente
• TestRobo.java: Testes das funcionalidades básicas dos robôs
• TestRoboAereo.java: Testes específicos para robôs aéreos
• TestRoboTerrestre.java: Testes específicos para robôs terrestres Todos esses arquivos são executados ao executar o arquivo test.sh

Diagrama de Classes

O sistema completo é representado pelo diagrama de classes, mostrando as relações entre as diferentes classes de robôs, sensores, obstáculos e ambiente.

Funcionalidades dos Componentes

Robôs

Classe Base - Robô

A classe Robo implementa as funcionalidades básicas de movimento e sensoriamento para todos os tipos de robôs, incluindo:

• Nome, direção e posição (X, Y)
• Estado: integridade, velocidade, ligado/desligado
• GPS básico integrado
• Sistema de movimento

Robôs Aéreos

Classe abstrata com altitude e sistemas de navegação aérea

DroneAtaque

• Sistema de munição e tiros direcionais
• Capacidade de destruir obstáculos
• Radar e Barômetro

DroneVigilancia

• Radar de longo alcance
• Sistema avançado de detecção
• Comunicação ampliada

Robôs Terrestres

Classe abstrata com funcionalidades específicas para solo

TanqueGuerra

• Blindagem reforçada
• Tiros de alto impacto
• Sensor de colisão

Correios

• Transporte de pacotes
• Cobertura de buracos
• Comunicação ampliada

Materiais dos Robôs

A classe MateriaisRobo define diferentes materiais que afetam o fator de redução do alcance do sensor Radar e, portanto, a detecção de obstáculos e robôs pelo sensor Incluem: Alumínio, Aço, Plástico, Fibra de Vidro, Fibra de Carbono e outros

Sistema de Sensores

Radar

Implementação especializada para robôs aéreos com:

• Detecção de obstáculos e outros robôs em raio e ângulo de abertura específicos
• Lista de objetos detectado
• Alcance afetado por fatores de redução do tipo de obstáculo

GPS

Compõe todos os tipos de robôs e possui:

• Detecção de coordenadas x, y e z do robo
• Definição de ativação do sensor

Colisão

Implementação especializada para robôs terrestres com:

• Detecção de colisão com outros robôs ou obstáculos
• Armazenamento do ultimo robô ou obstáculo colidido

Barômetro

Implementação especializada para robôs aéreos com:

• Leitura de pressão atmosférica em função da altitude

Obstáculos

Classe Obstáculo

Objetos que impedem a movimentação dos robôs além de outras interações

• Coordenadas (x1, x2, y1, y2) e altura
• Tipo (TipoObstaculo) e nível de integridade
• Obstáculos não indestrutíveis podem sem destruídos com tiros do TanqueGuerra ou DroneAtaque

Tipos de Obstáculo

Define altura, integridade, fator de redução do alcançe do sensor radar, indestrutibilidade e representação padrões

• Inclue Parede, Árvore, Prédio, Buraco e outros
• O obstáculo Buraco é indestrutível, além de poder ser coberto pelo Correios e destruir qualquer robô que passe por ele

Ambiente de Simulação

A classe Ambiente gerencia o espaço virtual onde os robôs e obstáculos interagem:

Características Principais

• Espaço tridimensional (X, Y, Z)
• Dimensões configuráveis no modo livre
• Sistema de coordenadas para posicionamento
• Visualização em matriz do ambiente

Gerenciamento de Entidades

• Adição/remoção de robôs
• Posicionamento de obstáculos
• Verificação de colisões

Visualização

• Representação em matriz do ambiente
• Símbolos específicos para cada tipo de entidade:
  • 🤖: Robô
  • Obstáculos:
    • ⬜: Parede
    • 🌲: Árvore
    • 🏢: Prédio
    • 🕳️: Buraco
  • ▫️: Espaço vazio

Modos de Operação

• Padrão: Ambiente 10x10x10 pré-configurado
• Livre: Dimensões e entidades personalizáveis

Central de Comunicação

Sistema que gerencia a comunicação entre os robôs:

Funcionalidades

• Registro de mensagens entre robôs
• Histórico completo de comunicações
• Identificação de remetente e destinatário
• Visualização formatada das mensagens

Formato das Mensagens

(De: RoboA | Para: RoboB): Conteúdo da mensagem

Restrições

• Robôs precisam estar ligados para se comunicar
• Apenas robôs com interface Comunicavel

Sistema de Log

Introdução de um sistema de log robusto para registrar eventos e operações do simulador. -Logger: Classe utilitária para escrita de logs em arquivo. -Permite diferentes níveis de log: INFO, WARNING, ERROR, SUCCESS, FAILURE. -Exceções específicas para tratamento de erros de log: ArquivoInvalidoException, FalhaEscritaLogException, LoggerException.

Missões para Robôs

Implementação de um sistema de missões, onde robôs podem receber e executar tarefas complexas. -Missao: Interface base para todas as missões. -AgenteInteligente: Nova classe abstrata que estende Robo e adiciona a capacidade de definir e executar missões. -Missões específicas implementadas: -MissaoAtaqueCoordenado: Para DroneAtaque, permite atacar coordenadas específicas. -MissaoEntregarPacote: Para Correios, gerencia o carregamento e entrega de pacotes. -MissaoPatrulhaAerea: Para DroneVigilancia, define uma rota de patrulha e relata robôs detectados. -MissaoDestruirAlvo: Para TanqueGuerra, permite atacar alvos específicos.

Refatoração com Subsistemas

Organização interna das funcionalidades dos robôs em subsistemas, promovendo maior modularidade e encapsulamento. -GerenciadorSensores: Centraliza a lógica de acesso e controle de todos os sensores de um robô (GPS, Radar, Barômetro, Colisão). -ControleMovimento: Interface que define o contrato para diferentes tipos de controle de movimento (aéreo e terrestre). -ControleMovimentoAereo: Implementa a lógica de movimento 3D para robôs aéreos. -ControleMovimentoTerrestre: Implementa a lógica de movimento 2D para robôs terrestres. -ModuloComunicacao: Encapsula a lógica de envio e recebimento de mensagens para robôs Comunicavel.

Interfaces do Software

1. Entidade

• Função: Base para objetos com posição e representação.
• Métodos: getX/Y/Z(), getXInterno/YInterno/ZInterno(), getTipo(), getDescricao(), getRepresentacao()
• Usada por: Robo, Obstaculo, sistema de mapa e movimentação

2. Destrutivel

• Função: Receber dano.
• Método: defender(int dano, Ambiente)
• Usada por: Robo, Obstaculo, sistema de combate

3. Atacante

• Função: Realizar ataques.
• Métodos: atirar(...), recarregar(int)
• Usada por: DroneAtaque, TanqueGuerra

4. Comunicavel

• Função: Enviar/receber mensagens.
• Métodos: enviarMensagem(...), receberMensagem(...)
• Usada por: DroneVigilancia, Correios, central de comunicação

5. Identificantes

• Função: Detecção via sensores.
• Métodos: identificarObstaculo(), identificarRobo()
• Usada por: RoboAereo, tarefas de radar e vigilância

6. Sensoreavel

• Função: Suporte a sensores (GPS, radar etc.)
• Usada por: Robôs com sensoriamento

7. TipoEntidade (enum)

• Valores: ROBO, OBSTACULO
• Usada em: Classificação e exibição no mapa

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Hierarquia Resumida

Entidade
 └── Destrutivel
      └── Robo (base)
          └── AgenteInteligente
               ├── RoboAereo + Identificantes
               │    ├── DroneAtaque + Atacante
               │    └── DroneVigilancia + Comunicavel
               └── RoboTerrestre
                    ├── TanqueGuerra + Atacante
                    └── Correios + Comunicavel

Exceções do Software

1. Ambiente (excecoes.ambiente)

• ForaDosLimitesException — Robo.mover(), DroneVigilancia.varrerArea()
• ErroComunicacaoException — enviarMensagem(), receberMensagem()

2. Robôs – Gerais (excecoes.robos.gerais)

• ColisaoException — Movimento de Robo e derivados
• RoboDestruidoPorBuracoException — Robô cai em buraco (Robo.mover())
• MovimentoInvalidoException — Altitude fora dos limites (RoboAereo.movimentoZ())
• VelocidadeMaximaException — Excesso de velocidade (RoboTerrestre.mover())
• RoboDesligadoException — Robô inativo em enviarMensagem()/receberMensagem()

3. Robôs – Específicas

• MunicaoInsuficienteException — Sem munição ao atirar()
• AlvoInvalidoException — Alvo incorreto em atirar()
• VarreduraInvalidaException — Parâmetros inválidos em varrerArea()
• PacoteNaoEncontrado — Pacote ausente em entregarPacote()
• PesoAcimaPermitidoException — Carga excedida em carregarPacote()
• CapacidadeInsuficienteException — Limite atingido em carregarPacote()

4. Sensores (excecoes.sensor)

• SensorException — Erros gerais de sensores (ex: GPS)
• SensorInativoException — GPS inativo (verificarGPSAtivo())
• SensorAusenteException — Sensor não instalado ou falha na inicialização

5. Logger (excecoes.logger)

• ArquivoInvalidoException — Problemas na abertura ou criação do arquivo de log.
• FalhaEscritaLogException — Erro durante a escrita no arquivo de log.
• LoggerException — Erro geral relacionado ao sistema de log.