Physica：基于桌面移动机器人的交互式可触物理模拟及其在可探索物理教育中的应用

视频

本文介绍了Physica，一个基于桌面移动机器人的可触物理模拟系统。在Physica中，每个桌面机器人可以物理表示不同的模拟对象，这些对象通过底层物理模拟（如重力、分子运动和弹力）进行控制。它旨在将可触和触觉交互的优势带入可探索的物理学习中，而这传统上仅在基于屏幕的界面上可用。该系统使用现成的移动机器人（Sony Toio）和开源物理模拟工具（Teilchen）构建。在此基础上，我们实现了交互软件管道，包括：1）反映用户可触交互的事件检测器；2）目标速度控制，以最小化机器人运动与模拟移动对象之间的差距。为了展示物理教育的潜力，我们展示了使用Physica的各种学习应用场景。在用户研究中，我们通过感知实验和物理教育者访谈来研究这种方法的效果和潜力。