Sentry gun replica project

The objective of this thesis is the development of a sentry gun capable of simulating the functionalities of a Leonardo Hitrole turret with two degrees of freedom for elevation and training, firing commands, and other essential features. The project is commissioned by A.st.i.m., an Italian company specialized in high-technology integrated products for the defense market, with the intention of demonstrating the versatile control capabilities of the SeaGuardian software, a naval and coastal mission system developed by the company, also in view of integrating future and new weapon systems. The replica is designed to accommodate a steel replica of the Browning M1919 machine gun, commonly used for airsoft, and equipped with electric motors to automatically fire ceramic pellets. It can be understood as a step-by-step guide towards the realization of the replica, starting from the CAD design of the entire structure to achieve control of basic functions such as movement and firing mode control. At the end, possible future developments are suggested to complete further operating protocols that an automatic turret must execute. The mechanical compartment includes the design of the skeleton, i.e., the supporting structure of the weapon using T6 aluminum machined with CNC, the cover with the function of protecting the internal electrical components and also to give aesthetics to the machine gun, then printed with SLS 3D printing. Furthermore, the Replica is equipped with a FLIR camera, disassembled and reassembled by creating with FDM 3D printing a box to make it compatible with the weapon, which offers functionalities both of infrared and daytime vision, as well as the possibility of tracking moving objects. The system is designed to continuously receive commands from the HOST via UDP packets through an Ethernet connection cable. The communication interface interprets the UDP packets received from the HOST, extracts the relevant control commands, and ensures their timely execution. From an electronic point of view, an Arduino Mega board is used as a microcontroller, equipped with an Ethernet shield for communication on an Ethernet network. The software is developed using the Arduino programming language.

L'obiettivo di questa tesi è illustrare come realizzare una replica di torretta con mitragliatrice automatica in grado di simulare le funzionalità di una torretta automatica Hitrole di Leonardo, con due gradi di libertà per il movimento in elevazione e rotazione, comandi di fuoco e altre caratteristiche essenziali. Il progetto è stato commissionato da A.st.i.m., un'azienda italiana specializzata in prodotti ad alta tecnologia per il mercato della difesa, allo scopo di dimostrare le versatili capacità di controllo del software SeaGuardian, un sistema di missione navale e costiera sviluppato dall'azienda e destinato all'integrazione con futuri e nuovi sistemi d'arma. La replica è stata progettata per ospitare una copia in acciaio della mitragliatrice Browning M1919, usata più comunemente per il soft air, con un sistema dotato di motori elettrici per sparare automaticamente pallini in ceramica. Questa tesi può essere intesa come guida per la realizzazione della replica partendo dalla progettazione su CAD dell’intera struttura fino al controllo delle funzioni di base quali movimento e controllo delle modalità di fuoco. Al termine sono riportati suggerimenti per possibili sviluppi futuri volti al completamento di ulteriori protocolli di funzionamento che deve eseguire una torretta Hitrole. Il comparto meccanico comprende la progettazione dello scheletro, ossia la struttura portante dell’arma realizzata utilizzando alluminio T6 lavorato con CNC, e della scocca di protezione, realizzata con stampa 3D SLS, che conferisce l’estetica alla torretta. Inoltre, la replica è equipaggiata di telecamera FLIR, smontata e riassemblata in una box realizzata in stampa 3D FDM e necessaria per rendere la telecamera compatibile all’arma. La telecamera offre funzionalità di visione infrarossa e diurna e possibilità di tracciare corpi in movimento. Il sistema è progettato per ricevere senza interruzioni comandi dall'HOST tramite pacchetti UDP attraverso un cavo di connessione Ethernet. L'interfaccia di comunicazione interpreta i pacchetti UDP ricevuti dall'HOST, estrae i comandi di controllo rilevanti e ne assicura l'esecuzione tempestiva. Dal punto di vista elettronico, si fa uso come microcontrollore di una scheda Arduino Mega, equipaggiata da una Ethernet shield per la comunicazione su rete Ethernet. Il software è sviluppato tramite il linguaggio di programmazione Arduino.