iZama:
Pensavo di fare una cosa simile: sempre con il display grafico touch creo un menù di partenza con tre voci: chitarra, piano, e batteria.
In base a dove si preme appaiono tre finestre diverse: una con i tasti del piano, una con delle corte di chitarra e una con dei cerchi che simulano le parti della batteria.
Toccando le zone giuste parte il suono relativo alla nota e allo strumento! che ne dite? Se no posso sempre ripiegare al robot.
Ciao, io la maturità l'ho fatta lo scorso giugno ed a quat'ora stavo già scrivendo il codice e la tesina del mio progetto...
Non so come stai messo a programmazione ed elettronica ma non credere che sia una passeggiata fare ciò che proponi.....
Ti serve uno shield con LCD e Touch ed uno per l'audio perchè arduino non è in grado da solo di creare suoni complessi, devi poi fare convivere assieme i due sistemi e farli lavorare correttamente, non è che non si può ma è dura.
Io ti consiglierei di fare qualcosa di più materiale e di uso più comune nella vita quotidiano, con questo non ti sto proponendo il solito impianto domotico ma chessò, un contapassi, una sveglia sincronizzata con il DCF77,un sistema di notifica della cassetta della posta, una stazione meteo, sbizzarrisci la tua immaginazione 
Con arduino non si può fare tutto ma quasi tutte le cose alla portata degli hobbisti.
Per quanto riguarda il cambio della bici io lo eviterei... per fare una cosa semplice ma che funziona a spanne basta un sensore reed per rilevare la velocità della ruota ed un servo per tirare il cavo del cambio, all'aumentare dei giri fa uno scatto (aumenta la marcia) e via, al diminuire diminuisce la marcia ovviamente.... A mio avviso è comunque un sistema poco intelligente, potresti ggiungerci poi un giroscopio per rilevare l'inclinazione della bici, in relazione a quest'ultima e ai giri della ruota far agire il cambio ma l'algoritmo diventa complesso