3Dプリントで作るコンパクトMIDIドラムキット

概要

Arduino UNO と 3D プリントパーツ、圧電センサー（ピエゾ）、フォースセンシティブ抵抗（FSR）を組み合わせ、スネア・キック・ハイハット（ペダル付き）を備えたコンパクトな電子ドラムキットを自作します。USB-MIDI 化により PC・スマホに直接接続し、GarageBand 等の DAW で即演奏可能です。

主な特徴

• 3D プリントフレーム＋厚紙シェルで軽量・低コスト
• スネア：ヘッド/リム 2 チャンネル（デュアルピエゾ）
• キック：8 インチパッド、オフセット配置ピエゾ
• ハイハット：12 インチ厚紙シンバル＋FSR ペダルコントローラー
• Arduino UNO の USB チップ（ATmega16U2）を MocoLUFA ファームウェアで書き換え、ネイティブ USB-MIDI デバイス化
• LCD とボタンで感度・閾値・ノート番号等をリアルタイム調整

必要な部品

部品	数量	備考
Arduino UNO	1	ATmega16U2 搭載版
Adafruit 16x2 LCD（白/青）	1	I2C 版でも可（コード修正要）
圧電センサー（ピエゾ）	3	スネア×2、キック/ハイハット×1
FSR（フォースセンシティブ抵抗）	1	ハイハットペダル用
抵抗：10 kΩ、1 MΩ	各1	ピエゾ・FSR プルダウン用
5.1 V ツェナーダイオード	1	入力保護用
タクトスイッチ 12 mm、スライドスイッチ	各1	設定操作用
TRS ソケット（3.5 mm 3極）	3	パッド接続用
USB-A - B ケーブル	1	PC 接続用
Lightning - USB カメラアダプタ	1	iOS 接続時
メッシュヘッド 10"/8"、スネアスタンド、ハイハットスタンド、キックペダル	各1	既存ドラムハードウェア流用可
PLA フィラメント、1 mm 厚紙、5/10 mm スポンジシート、M3/M6 ボルトナット、φ13 ステンレスパイプ	適量	フレーム・シェル・スタンド自作用

必要な工具

• 3D プリンター（0.3 mm レイヤー、インフィル 20% 推奨）
• レーザーカッター（厚紙・MDF カット用、任意）
• はんだごて、ニッパー、ドライバー、ドリル（9/10 mm）、パイプカッター、サークルカッター

製作手順

Step 1: 3D プリント

Thingiverse / GitHub (RyoKosaka/drums) から STL をダウンロードし、リムパーツは Ver.2 を使用。インフィル 20%、レイヤー高 0.3 mm で出力。

Step 2: フレーム組み立て

M3-10 mm ボルトで外周パーツを連結、センター部は M3-15/25 mm で固定。

Step 3: 厚紙シェル製作

高さ 55 mm、外周に合わせた長さの帯を 3 枚重ねて接着し円筒に。乾燥後、メッシュヘッド固定用に φ9 mm 穴を開け（TRS ソケット取り付け用）、再度ヘッドを外してピエゾを仕込む。

Step 4: ピエゾ取り付け

• スネア： ヘッド用ピエゾ（Tip）を 10 mm スポンジでサンドイッチ（下1枚・上3枚、上はコーン状に成形）、リム用ピエゾ（Ring）はセンサープレートに直接固定。両方の黒線（Sleeve）は共通。
• キック： 単一ピエゾ（Tip のみ）、センターからずらして配置（ビーター直撃でベロシティ判定不能になるため）。下にスポンジ 2 枚。
• ハイハット： キックと同様、スポンジ 1 枚（10 mm）の上にピエゾ。

ピエゾは折れやすいので取り扱い注意。

Step 5: 10 インチスネアパッド完成

リムセンサー→センサープレート固定→コーン先端が側面から 2-3 mm 見える位置調整→メッシュヘッド張り→チューニングキー（自作可）でテンション調整。

Step 6: 8 インチキックパッド

φ13 ステンレスパイプを 200 mm ×2、365 mm ×2 にカット、3D プリントジョイントでフレーム組み立て。M3 ナット埋め込みでパイプ固定。

Step 7: 12 インチハイハットシンバル

1. φ300 mm 厚紙円盤を 3 枚カット
2. 中心から放射状に切り込み、10 mm 隔てて 2 本目の切り込み → パックマン形状 ×3
3. 各々をテープで円錐化、接着剤で 3 枚重ねて乾燥
4. 消音用 5 mm スポンジ貼り付け、センターにセンサーマウント・ケーブルガイド取り付け

Step 8: ハイハットペダルコントローラー

FSR を底部に配置、上から 10 mm スポンジで覆い、カバーで固定。FSR なら将来的に開度に応じた段階的制御（EZdrummer 等対応）へ拡張可能。

Step 9: Arduino UNO を USB-MIDI 化（MocoLUFA）

1. MocoLUFA から dualMoco.hex を入手
2. Arduino UNO を DFU モードにし（リセットピンショート）、dfu-programmer で書き込み：
   sudo dfu-programmer atmega16u2 flash dualMoco.hex
3. 書き込み後、UNO が MIDI デバイスとして認識される（スケッチ書き込み時は再度リセットピンショートで通常モードに戻す）

Step 10: トリガー→MIDI 変換シールド製作

Fritzing 回路図を参照し、ピエゾ入力保護用ダイオード（任意）、ボタン・LCD 接続を実装。3D プリントケースまたはレーザーカットカバーで収納。

Step 11: GarageBand 等で演奏

USB 接続するだけで認識。Windows なら Hydrogen（フリー）等も使用可能。

Step 12: LCD メニューでパラメータ調整

INC/DEC で楽器選択、NEXT/BACK で項目選択、EDIT で値変更・確定。主なパラメータ：

• THRESHOLD：発音最小値
• SENSITIVITY：感度（小さいほど弱打で高ベロシティ）
• NOTE：MIDI ノート番号（楽器割り当て変更可）
• FLAG：打撃終了判定閾値（1-10 推奨）
• SCAN TIME：ピーク検出ウィンドウ（ms）
• HEAD/RIM：リム発音しやすさ調整
• PEDAL VELO：キックペダル固定ベロシティ（初期値 100）
• MASK TIME：連打防止マスク時間

Step 13: Fusion 360 データでカスタマイズ

GitHub に .f3d ファイルを公開。寸法変更・派生設計に活用可能。

ソースコード（Hello Drum v2）

全文は GitHub または本記事の Code セクション参照。主な構成：

• MIDI.h / LiquidCrystal.h 使用
• 6 楽器（スネアヘッド/リム、ハイハット開/閉、ハイハットペダル、キック）× 6 パラメータ配列で管理
• ピーク検出→2乗カーブ→0-127 正規化→NoteOn/NoteOff 送信
• ハイハットペダルは FSR 閾値で開/閉判定、ペダル踏み込みで Note 44 送信
• 設定モード時は LCD に項目・現在値表示、ボタン操作で即時反映

回路図・3D データ

• Fritzing ファイル：circuit_nZotR7rJMM.fzz
• STL / Fusion 360：GitHub リポジトリ

詳細な追加ステップ・トラブルシュートは Instructables を参照。