[0001]本发明涉及教学用具领域，尤其涉及一种数学概率演示装置。

[0002]在数学教学中，如何让学生准确理解概率这个知识点一直是教学中的难点。一个经典的概率知识点是，抛掷硬币，只要次数足够多，硬币正面朝上或反面朝上的几率应该是趋同的。不少学生在学习时，难以理解这个知识点。为此，需要进行实验统计。而采用人工抛掷硬币并统计硬币落地后正面朝上还是反面朝上，费时费力，且统计结果容易出错。同时，采用人工抛掷硬币，难以保证每次抛掷的力度方向等因素都一样，导致实验结果缺乏说服力。

[0018] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0019] 因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0020] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

[0021] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

[0022] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0023] 术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0024] 在下面实施例记载的技术方案中，除非特别限定，术语“左右方向”是指图中ab箭头所指的方向，术语“前后方向”是指图中cd箭头所指的方向。

[0025] 实施例1：请结合参照图1-图7。在本实施例中，数学概率演示装置010包括储币筒110、支板120、第一驱动装置130、承接盘140、抛射机构150、接币筒160、硬币引导通道170、硬币运送块
180、第二驱动装置190和支撑板200。

[0026] 储币筒110竖立设置，用于存储硬币020。硬币020堆叠在储币筒110内。在储币筒110的上端设置有出币口111，出币口111用于供储币筒110内的硬币滑出至储币筒110外。支板120设置在储币筒110内，用于支撑储币筒110内的硬币。支板120能够沿储币筒110的轴线方向上下运动。在本实施例中，支板120向出币口111的方向倾斜设置。这使得堆叠在支板
120上的硬币020也是倾斜的。第一驱动装置130与支板120传动连接，用于驱动支板120沿储币筒110的轴线方向上下运动。承接盘140固定设置在储币筒110的外表面，并且承接盘140的倾斜角度和倾斜方向与支板120相同。承接盘140用于承接从出币口111滑出的硬币020。
在承接盘140上开设有第一通孔141。抛射机构150固定在储币筒110的外表面，用于穿过第一通孔141将承接盘140内的硬币020抛出。接币筒160设置在承接盘140的前方，用于接收由抛射机构150抛出的硬币020。接币筒160的底部倾斜设置。接币筒160的底部的倾斜方向与支板120相反。硬币引导通道170与接币筒160的底部的最低点连接，并由接币筒160向后延伸。硬币运送块180的前侧面开设有半圆形的承接凹槽181，承接凹槽181用于容纳从硬币引导通道170的出口滑出的硬币020。第二驱动装置190与硬币运送块180传动连接，用于驱动硬币运送块180在前后方向和水平方向上运动。

[0027] 支撑板200水平设置，硬币运送块180位于支撑板200上，支撑板200上开设有第一硬币容纳孔组210和第二硬币容纳孔组220，第一硬币容纳孔组210由多个第一硬币容纳孔211按矩形矩阵排列构成，第二硬币容纳孔组220由多个第二硬币容纳孔221按矩形矩阵排列构成，第一硬币容纳孔组210和第二硬币容纳孔组220间隔设置，第一硬币容纳孔211用于容纳正面向上的硬币020，第二硬币容纳孔221用于容纳反面向上的硬币020；第一硬币容纳孔211和第二硬币容纳孔221的数量相同。

[0028] 当承接凹槽181内的硬币020正面向上时，第二驱动装置190用于驱动硬币运送块180向第一硬币容纳孔组210运动，以使承接凹槽181内的硬币落入第一硬币容纳孔211内；
当承接凹槽181内的硬币020反面向上时，第二驱动装置190用于驱动硬币运送块180向第二硬币容纳孔组220运动，以使承接凹槽181内的硬币落入第二硬币容纳孔221内。

[0029] 具体的，在本实施例中，储币筒110沿竖直方向开设有长条孔112。第一驱动装置130包括与长条孔112正对且与支板120连接的齿条131，齿条131沿竖直方向延伸齿条131有齿的一面露出在储币筒110外。第一驱动装置130还包括与齿条131啮合的齿轮132。齿轮132位于储币筒110外。第一驱动装置130还包括与齿轮132传动连接的第一步进电机133。

[0030] 抛射机构150包括固定板151、撞击柱152、弹簧153、第二步进电机154、凸轮155和稳定管156。固定板151固定设置在储币筒110上。固定板151与承接盘140平行，且位于承接盘140下方。稳定管156固定在固定板151上，且与固定板151垂直；撞击柱152插入稳定管156内且与稳定管156可滑动地配合；弹簧153设置在稳定管156内，且位于撞击柱152与固定板151之间；撞击柱152与第一通孔141正对；撞击柱152位于稳定管156外的部分开设有长条通孔157；凸轮155与第二步进电机154传动连接；凸轮155用于在第二步进电机154的驱动下进入长条通孔157，并与长条通孔157的下表面抵靠，以将撞击柱152固定在待机位置。当撞击柱152位于待机位置时，撞击柱152脱离第一通孔141。凸轮155用于在第二步进电机154的驱动下脱离长条通孔157，此时撞击柱152在弹簧153的驱动下从待机位置向承接盘140运动，并贯穿第一通孔141。

[0031] 硬币运送块180上设置有对准承接凹槽181的图像获取装置182，图像获取装置182用于获取承接凹槽181内的硬币朝上的表面的图像。本实施例提供的数学概率演示装置010还包括与图像获取装置182通讯连接的图像处理装置（图未示出），图像处理装置内置有硬币的正面图像和硬币的反面图像；图像处理装置用于获取图像获取装置182传输的图像，并将该图像与内置的硬币的正面图像和硬币的反面图像对比，根据对比结果判断承接凹槽181内的硬币正面向上或反面向上。本实施例提供的数学概率演示装置010还包括与图像处理装置通讯连接的控制器（图未示出），控制器与第二驱动装置190通讯连接，控制器用于根据图像处理装置发送的判断结果向第二驱动装置190发出控制信号。具体的，当判定承接凹槽181内的硬币正面向上时，控制器向第二驱动装置190发出控制信号，使第二驱动装置190驱动带动承接凹槽181内的硬币向第一硬币容纳孔组210运动，使承接凹槽181内的硬币落入第一硬币容纳孔211中。当判定承接凹槽181内的硬币反面向上时，控制器向第二驱动装置190发出控制信号，使第二驱动装置190驱动带动承接凹槽181内的硬币向第二硬币容纳孔组220运动，使承接凹槽181内的硬币落入第二硬币容纳孔221中。

[0032] 本实施例提供的数学概率演示装置010还包括多个第一光发射器231和多个第二光发射器（图未示出）；第一光发射器231位于第一硬币容纳孔组210上方，且第一光发射器231与第一硬币容纳孔211一一对应；第二光发射器位于第二硬币容纳孔组220上方，且第二光发射器与第二硬币容纳孔221一一对应；硬币运送块180上设置有光接收器183，光接收器
183与控制器通讯连接。设置第一光发射器231、第二光发射器和光接收器183，使得硬币运送块180在向第一硬币容纳孔211或第二硬币容纳孔221运动硬币时，可准确定位到特定位置的第一硬币容纳孔211或第二硬币容纳孔221。进而实现硬币的有序摆放。

[0033] 承接凹槽181内设置有磁铁184，用于将硬币固定在承接凹槽181内；承接凹槽181内还设置有接近开关185，接近开关185用于被承接凹槽181内的硬币触发；接近开关185与图像获取装置182通讯连接。接近开关185也与控制器通讯连接。

[0034] 第二驱动装置190包括贯穿硬币运送块180且与硬币运送块180螺纹连接的第一丝杠191、与第一丝杠191传动连接的第一丝杠电机192、与第一丝杠电机192连接的固定块193、贯穿固定块193且与固定块193螺纹连接的第二丝杠194、与第二丝杠194传动连接的第二丝杠电机195。

[0035] 下面对本实施例提供的数学概率演示装置010的工作原理进行详细说明。

[0036] 第一步进电机133与控制器通讯连接。第一步进电机133接收到控制器发出的控制信号后，带动齿轮132逆时针转动，齿轮132带动齿条131向上运动设定距离，使得最上方的硬币020到达出币口111处。由于硬币020是倾斜的，因此硬币020通过出币口111滑出，并滑到承接盘140上，直到被承接盘140底端的边沿支撑住。

[0037] 控制器与第二步进电机154通讯连接。在控制器向第一步进电机133发出控制信号后一段时间（例如1秒后，此时硬币020已经滑到承接盘140上，并被承接盘140底端的边沿支撑住），控制器向第二步进电机154发出控制，第二步进电机154控制凸轮155顺时针转动，凸轮155脱离长条通孔157。凸轮155脱离长条通孔157后，由于没有凸轮155的抵靠，在弹簧153从被压缩的状态复原，带动撞击柱152弹出，撞击柱152弹出后贯穿第一通孔141，从而利用冲击力将承接盘140上的硬币020抛出。在硬币020被抛出后，第二步进电机154控制凸轮155继续顺时针转动，凸轮155再次进入长条通孔157，并逐渐与长条通孔157的下表面抵靠，使撞击柱152克服弹簧153的弹性力向下运动，回到待机位置。

[0038] 被抛出的硬币020进入接币筒160，硬币020进入接币筒160后，沿着接币筒160的底面向下向后滑动，并进入硬币引导通道170。此时，硬币运送块180的承接凹槽181正对硬币引导通道170的出口。此时硬币运送块180所处的位置为初始位置。硬币020从硬币引导通道170的出口滑出后，进入硬币运送块180的承接凹槽181内，被磁铁184吸引，进而固定在承接凹槽181内。并且，硬币进入承接凹槽181后，接近开关185被触发，接近开关185向图像获取装置182发出信号，图像获取装置182（例如摄像头）在接收到信号后，获取硬币向上的表面的图像。并将获取的图像传递至图像处理装置。图像处理装置将该图像与内置的硬币正面的图像进行对比，即可判断出承接凹槽181内的硬币是正面向上还是反面向上。图像处理装置将判断结果发送至控制器。控制器根据判断结果控制第二驱动装置190带动硬币运送块
180运动，将承接凹槽181内的硬币送至第一硬币容纳孔211或者第二硬币容纳孔221内。具体的，针对正面向上的硬币，按照图2中第一硬币容纳孔组210处的箭头所示的路径，按顺序将硬币推入第一硬币容纳孔211中。针对反面向上的硬币，按照图2中第二硬币容纳孔组220处的箭头所示的路径，按顺序将硬币推入第二硬币容纳孔221中。在这个过程中，通过光接收器183被第一光发射器231或第二光发射器发出的光线所触发。控制器根据光接收器183被触发的数量即可确定硬币运送块180的位置，进而能够按照上述的路径存放硬币。

[0039] 当硬币运送块180运动至指定的第一硬币容纳孔211或者第二硬币容纳孔221的位置时，承接凹槽181与第一硬币容纳孔211或者第二硬币容纳孔221正对，承接凹槽181内的硬币落入第一硬币容纳孔211或者第二硬币容纳孔221。由于接近开关185与控制器通讯连接，在硬币落入第一硬币容纳孔211或者第二硬币容纳孔221后，接近开关185向控制器发出信号，控制器收到 该信号后，控制第二驱动装置190带动硬币运送块180回到初始位置。然后控制器向第一步进电机133发出控制信号。如此往复，即可完成对储币筒110内硬币的抛射和分类。

[0040] 本实施例提供的数学概率演示装置010，能够实现自动抛掷硬币，并且能够确保每次抛掷硬币的角度方向等因素一致，大大降低了人的劳动强度，同时还提高了实验结果的说服力。另外，本实施例提供的数学概率演示装置010，通过硬币运送块180和第二驱动装置190，能够根据硬币的朝向将硬币送入第一硬币容纳孔211或第二硬币容纳孔221，如此实现了对硬币朝向的自动化统计。在实验结束后，学生只需要观察第一硬币容纳孔组210和第二硬币容纳孔组220被硬币填满的程度，即可直观的判断硬币正面朝上的几率和硬币反面朝上的几率各为多少。通过本实施例提供的数学概率演示装置010，能够帮助学生准确理解概率这个知识点，大大降低了教学难度。

[0041] 在本实施例中，第一硬币容纳孔211和第二硬币容纳孔221均为通孔；还包括可转动地设置在支撑板200下方的托板240；托板240用于在与支撑板200紧贴的位置或脱离支撑板200的位置之间转动。当托板240脱离支撑板200时，第一硬币容纳孔211和第二硬币容纳孔221通过托板240滑出，进而可以快速的将第一硬币容纳孔211和第二硬币容纳孔221中的硬币取出。

[0042] 进一步的，第一硬币容纳孔211的深度被配置为当硬币位于第一硬币容纳孔211内时，硬币的上表面与支撑板200的上表面平齐；第二硬币容纳孔221的深度被配置为当硬币位于第二硬币容纳孔221内时，硬币的上表面与支撑板200的上表面平齐。

[0043] 以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。