Kravoxワイヤレス モーション&タッチセンサーキット：Arduino向け精密楽器コントローラー

Kravoxとは

Kravox（クラヴォックス）は、スウェーデン・ルンド大学の研究プロジェクトとして開発された、「従来のアコースティック楽器のような演奏感覚」をデジタル楽器コントローラーで実現することを目的とした、クロスプラットフォーム対応のオープンソース・デジタル楽器システムです。

最大3台のワイヤレスコントローラー、レシーバー、Pure Data Vanillaで動作する音源ソフトウェアの3構成要素からなり、「ほうきのような日常の物体に触れ、空間で動かす感覚で音を操る」新しい演奏体験を提供します。

システム構成

コントローラー（最大3台）

• センサー：MPU-6050 6軸ジャイロ/加速度センサー（姿勢・動き検出） + MPR121 静電容量式タッチセンサー ×2基（24電極）
• MCU：Arduino Nano
• 無線：nRF24L01+ 2.4GHzトランシーバー
• 電源：USBモバイルバッテリー（ハンドヘルド化）
• フィードバック：青色LED ×2（ステータス表示）

レシーバー（1台）

• MCU：Arduino Nano
• 無線：nRF24L01+（コントローラー最大3台と通信）
• インターフェース：10kΩポテンショメータ ×4 + 青色LED ×1（PC側パラメータ制御用）
• 接続：USB経由でPCとシリアル通信

ソフトウェア

• Pure Data Vanilla（無料、クロスプラットフォーム）
• 外部オブジェクト：comport, zexy, freeverb, arraysize
• 付属のドラムサンプルで即座に演奏可能

必要な部品と材料

コントローラー1台分 + レシーバー1台分

部品	数量	備考・推奨仕様
Arduino Nano R3	2	コントローラー用1台、レシーバー用1台
USB A - Mini-B ケーブル	2	電源供給・書き込み用（NanoはMini-B）
GY-521 MPU-6050 モジュール	1	コントローラー用（I2C接続）
MPR121 タッチセンサーボード	2	コントローラー用（I2C、アドレス変更要）
nRF24L01+ トランシーバー	2	コントローラー/レシーバー各1台（予備推奨）
コンデンサ 10µF (電解)	2	nRF24L01電源安定化用（極性注意）
コンデンサ 100nF (セラミック)	2	nRF24L01電源安定化用
40ピン メスピンヘッダー	5	基板上でカットして使用
40ピン オスピンヘッダー (1列)	2	小型基板用
多色配線 / リボンケーブル	7〜10m	タッチ電極24本分が大半を占める
青色 5mm LED	3	コントローラー2個、レシーバー1個
10kΩ ポテンショメータ + ノブ	5	レシーバーインターフェース用4個 + 予備
150Ω 抵抗 (1/4W)	3	青色LED電流制限用
220Ω 抵抗 (1/4W)	3	オプション：モバイルバッテリー自動OFF対策用
ユニバーサル基板 (50×24穴以上)	1	コントローラー用9×50穴、レシーバー用31×8穴等にカット
小型プラスチックケース/食品容器	1	レシーバー収納用（金属製は電波遮蔽の恐れ）
モバイルバッテリー	1	コントローラー内蔵用（小型推奨）
空き箱/工作用素材	適宜	コントローラー筐体（ラップフィルム箱等）
銅テープ (幅1cm)	約4m	タッチ電極自作用（ハンダ付け可能な銅製推奨）
はんだ、接着剤、ホットグルー、ゴムバンド等	適量	組み立て・固定用

必要工具

• はんだごて（温調式推奨）
• 電動ドリル + 7mmドリルビット（ポテンショメータ取付穴）
• カッターナイフ、小型ノコギリ、スチール定規
• ワイヤーストリッパー、ニッパー、ラジオペンチ
• ホットグルーガン、クランプ

製作ガイド：ステップバイステップ

Part 1: 部品と工具の準備

上記リストに従い全部品を揃える。特にnRF24L01は不良率があるため複数個購入推奨。MPR121は安価な互換品でOKだが、ライブラリ互換性のためBare Conductive版ライブラリ対応品を選ぶこと。

Part 2: コントローラー基板の製作

ユニバーサル基板をカットし、メスピンヘッダーをハンダ付けしてArduino Nano、MPU-6050、MPR121×2、nRF24L01+をソケット接続できるようにする。電源ライン（3.3V/GND）、I2C（A4/A5）、SPI（D11〜D13）、割り込みピン、LED制御ピンを配線。

重要ポイント：

• MPR121互換品のADDRピンはGNDに直結されていることが多い。2枚同時使用するため、1枚のADDR-GND間をカッターでパターンカットし、プルダウン抵抗なしでVDDまたはSDAに接続してアドレスを0x5Bに変更すること
• nRF24L01電源ラインには必ず10µF+100nFのコンデンサを基板直近に配置
• モバイルバッテリーが低消費電力で自動OFFする場合、220Ω×3並列で5V-GND間にダミー負荷を追加（ステップ2.9）

Part 3: レシーバー基板の製作

コントローラー基板と同様にユニバーサル基板をカットし、Arduino NanoとnRF24L01+をソケット実装。電源ラインとSPI配線のみでシンプル。

Part 4: レシーバーインターフェースの製作

別途小型ユニバーサル基板（2×17穴）にポテンショメータ4個、青色LED+150Ω、17ピンオスヘッダーを実装し、レシーバー基板の空きソケットに挿せるモジュール化構造にする。

Part 5: コントローラーインターフェース（タッチ電極）と筐体

1. 筐体用箱（ラップフィルム箱等）に24電極の配置をマーキング（互いに接触・重ならないよう）
2. 銅テープを適切な長さにカットし、箱の表面に貼り付け
3. 小型ユニバーサル基板（2×24穴）に24ピンオスヘッダーを実装、電極数に応じた長さのケーブルをハンダ付け
4. ケーブル先端を銅テープ電極にハンダ付け（導通確認必須）
5. 銅テープ表面を絶縁テープで覆い保護
6. インターフェースを箱状に折り曲げ接着、小箱（バッテリー収納用）を追加接着
7. コントローラー基板背面を厚紙で覆い、LED用穴を開け固定
8. モバイルバッテリー、USBケーブル、タッチインターフェースを接続し箱に収納
9. ゴムバンドで固定して完成

重要：電源投入時、タッチセンサーは周囲環境を「非接触状態」としてキャリブレーションするため、筐体のタッチ面が手や物に触れていない状態でバッテリーを接続すること。

Part 6: レシーバー筐体

プラスチックケースにポテンショメータ4個とLED、USBケーブル用穴を開け、基板を固定。ノブを取り付けて完成。

Part 7: Pure Dataとの接続・演奏

1. Pure Data Vanillaをインストールし、Kravox.pdを開く（drumsamplesフォルダと同階層に配置）
2. メニュー「Help」→「Find additional objects」で comport, zexy, freeverb, arraysize を検索・インストール（再起動必要な場合あり）
3. レシーバーをUSB接続。Pure Dataのログウィンドウで赤いエラーが出る場合、ポート番号をダイアログで試行錯誤して正しいものを見つける
4. データストリームが高速に流れ始めたら接続成功。「Save」で次回自動接続
5. コントローラーのバッテリー接続（タッチ面非接触状態で）
6. 演奏開始！

演奏方法

コントローラーを手に持ち、以下のジェスチャーで音を制御：

• タッチ電極：指で触れる位置・面積・圧力で音色・ピッチ・トリガーを制御
• 傾き・回転：MPU-6050が検出する姿勢変化でフィルター、エフェクト、空間配置等を制御
• 動き・加速度：振り動作等でトリガー、ダイナミクス、グルーヴを表現

レシーバー側の4つのポテンショメータで、スケール、リバーブ、テンポ、音色パラメータ等をリアルタイム調整可能。

複数コントローラー使用時の設定

2台目・3台目のコントローラーを使用する場合、コントローラー側コードの DECLARATIONS / NRF24L01 セクションで個別のアドレス（パイプ番号）を割り当てる必要があります。レシーバーコードは最大3台対応済みで、1〜2台でも変更不要で動作します。

ライブラリとコード

全コードとPure Dataパッチ、ドラムサンプルはGitHubで公開：

https://github.com/timkrahmer/Kravox

必要なArduinoライブラリ

• MPU-6050: I2Cdev.h, MPU6050_6Axis_MotionApps20.h (Jeff Rowberg版)
• MPR121: MPR121.h (Bare Conductive版、Adafruit版ではない)
• nRF24L01: nRF24L01.h, RF24.h (TMRh20版、maniacbug版ではない)

トラブルシューティング

症状	確認事項
シリアルモニタにデータが出ない / 全て0	配線確認（特にI2Cプルアップ、SPI配線）、ボーレート115200設定、ライブラリバージョン
タッチセンサーが誤検知/無反応	電源投入時の非接触状態確認、電極間の絶縁確認、ケーブルと筐体の間にラップフィルム等を挟む
モバイルバッテリーがすぐ切れる	220Ω×3並列ダミー負荷追加（ステップ2.9）
Pure Dataがポートを認識しない	Arduino Serial Monitorを閉じる、ポート番号総当たり、ドライバー再インストール
無線通信が不安定	nRF24L01電源コンデンサ確認、アンテナ向き、金属筐体回避、チャネル変更

発展・カスタマイズのアイデア

• 筐体デザイン：パイプ、木材、3Dプリント等で「楽器らしい」形状に
• 電極レイアウト：鍵盤風、フレット風、ドラムパッド風等、演奏スタイルに合わせて設計
• センサー追加：ジョイスティック、圧力センサー、距離センサー等で表現幅拡大
• 音源エンジン：Pure Dataパッチを書き換えてシンセシス、サンプリング、ライブループ等に対応
• MIDI/OSC出力：DAWや他ソフトと連携

まとめ

Kravoxは、安価で入手しやすい部品とオープンソースソフトウェアで構築できる、本格的なワイヤレス・ジェスチャー楽器プラットフォームです。「楽器を作る楽しさ」と「演奏する楽しさ」の両方を味わえる、メイカーとミュージシャン双方に魅力的なプロジェクトです。詳細なチュートリアルとコードが公開されており、ステップバイステップで確実に完成へ導かれます。