本发明涉及掘进机截割控制领域，特别是涉及一种横轴式掘进机自动截割控制方法及系统。
背景技术：
1、2022年全球能源供需紧张，全球能源消耗总量不断增加，预计用电量及最高用电负荷仍将较快增长；煤炭作为中国发展的重要能源矿物，在能源消费占比57.7％，仍将作为主体消费能源支撑中国经济社会持续发展。
2、掘进机是煤矿井下掘进工作面的重要设备，分为纵轴式(悬臂式)掘进机和横轴式掘进机。目前，对纵轴式掘进机自动截割技术的研究较多且相对成熟。横轴式掘进机具有稳定性高、对半煤岩和岩巷的掘进适应性高等优点，但是对其自动截割技术的研究很少，目前仍以煤矿井下工人手动操控为主。
3、煤矿井下环境恶劣、设备众多，人工控制横轴式掘进机进行断面截割存在以下问题：控制精度低，易出现超挖、欠挖；无法保证断面成型质量；操作危险性高且截割效率低。
技术实现思路
1、基于此，本发明实施例提供一种横轴式掘进机自动截割控制方法及系统，以提高截割精度、截割效率，在保证复杂环境下掘进工作面巷道断面成型质量的同时，保证操作的安全性。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、一种横轴式掘进机自动截割控制方法，包括：
4、获取目标区域内的巷道类型、掘进机类型和截割参数；
5、根据所述巷道类型、所述掘进机类型和所述截割参数确定目标区域内的截割断面；
6、将所述截割断面分割为上断面和下断面；
7、根据掘进工作面三维空间坐标系，构建位姿定位模型；
8、根据规划参数，规划所述截割断面的截割路径；所述规划参数，包括：巷道高度和掘进机的截割臂上的滚筒的宽度；
9、确定所述截割路径对应的截割刀数；
10、当收到自动截割指令时，根据所述位姿定位模型确定所述掘进机在当前时刻是否满足自动截割开始条件；若满足，则执行自动截割进程；
11、所述自动截割进程包括：
12、控制所述滚筒上升第一设定高度，控制掘进机上的掏槽前进第一设定位移，以使所述掘进机保持正对所述截割断面的第一设定状态；
13、控制处于第一设定状态的掘进机上的掏槽前进第二设定位移，以使所述掘进机位于第二设定状态；所述第二设定位移大于所述第一设定位移；
14、根据所述截割刀数和所述截割路径，控制处于第二设定状态的掘进机由上到下以掏槽后退、滚筒下降的截割模式完成所述上断面的截割进程；
15、当上断面的截割进程完成后，根据所述截割刀数和所述截割路径，控制所述掘进机由上到下以掏槽前进、滚筒下降的截割模式完成所述下断面的截割进程。
16、可选地，所述当收到自动截割指令时，根据所述位姿定位模型确定所述掘进机在当前时刻是否满足自动截割开始条件，具体包括：
17、当收到自动截割指令时，获取所述掘进机在当前时刻的机身位姿信息；所述机身位置信息，包括：滚筒角度和掏槽至截割断面的距离；
18、采用所述位姿定位模型，判断当前时刻的机身位姿信息与设定位姿信息的偏差是否处于设定阈值范围内，得到第一判断结果；
19、若所述第一判断结果为是，则确定所述掘进机在当前时刻满足自动截割开始条件。
20、可选地，所述根据所述截割刀数和所述截割路径，控制处于第二设定状态的掘进机由上到下以掏槽后退、滚筒下降的截割模式完成所述上断面的截割进程，具体包括：
21、按照所述截割路径，控制处于第二状态的掘进机上的掏槽后退第三设定位移，并控制所述滚筒下降第二设定高度，完成上断面的一刀截割，以使所述掘进机处于第三设定状态；所述第三设定位移为设定提升高度对应的掏槽后退位移；所述设定提升高度是根据截割刀数、滚筒半径和水平状态下滚筒至上端面最高处的高度确定的；
22、判断处于第三设定状态的掘进机的滚筒下降的位移是否等于水平状态下滚筒至上端面最高处的高度，得到第二判断结果；
23、若所述第二判断结果为是，则完成所述上断面的截割进程；
24、若所述第二判断结果为否，则继续按照所述截割路径，控制掏槽后退第三设定位移，并控制所述滚筒下降第二设定高度，以进行上断面的下一刀截割。
25、可选地，所述根据所述截割刀数和所述截割路径，控制所述掘进机由上到下以掏槽前进、滚筒下降的截割模式完成所述下断面的截割进程，具体包括：
26、按照所述截割路径，控制所述掘进机上的滚筒下降第二设定高度，并控制掏槽前进第四设定位移，完成下断面的一刀截割，以使所述掘进机处于第四设定状态；所述第四设定位移为设定下降高度对应的掏槽前进位移；所述设定下降高度是根据截割刀数和滚筒半径确定的；
27、判断处于第四设定状态的掘进机的滚筒下降的位移是否等于水平状态下滚筒至下端面最低处的高度，得到第三判断结果；
28、若所述第三判断结果为是，则完成所述下断面的截割进程；
29、若所述第三判断结果为否，则继续按照所述截割路径，控制所述掘进机上的滚筒下降第二设定高度，控制掏槽前进第四设定位移，以进行下断面的下一刀截割。
30、可选地，所述将所述截割断面分割为上断面和下断面，具体包括：
31、将截割断面中水平位置以上的区域确定为上断面，将截割断面中水平位置以下的区域确定为上断面；所述水平位置为水平状态下掘进机的截割臂上的截割头对应的截割断面的位置。
32、可选地，所述设定提升高度为h1-n*r/2；其中，h1表示水平状态下滚筒至上端面最高处的高度，n表示截割刀数，r表示滚筒半径。
33、可选地，所述设定下降高度为n*r/2；其中，n表示截割刀数，r表示滚筒半径。
34、可选地，所述第二设定高度为r/2；r表示滚筒半径。
35、可选地，所述截割刀数为h2/r向上取整；其中，h2表示水平状态下滚筒至下端面最低处的高度，r表示滚筒半径。
36、本发明还提供了一种横轴式掘进机自动截割控制系统，包括：
37、数据获取模块，用于获取目标区域内的巷道类型、掘进机类型和截割参数；
38、截割断面确定模块，用于根据所述巷道类型、所述掘进机类型和所述截割参数确定目标区域内的截割断面；
39、断面分割模块，用于将所述截割断面分割为上断面和下断面；
40、定位模型构建模块，用于根据掘进工作面三维空间坐标系，构建位姿定位模型；
41、截割路径规划模块，用于根据规划参数，规划所述截割断面的截割路径；所述规划参数，包括：巷道高度和掘进机的截割臂上的滚筒的宽度；
42、截割刀数确定模块，用于确定所述截割路径对应的截割刀数；
43、自动截割模块，用于当收到自动截割指令时，根据所述位姿定位模型确定所述掘进机在当前时刻是否满足自动截割开始条件；若满足，则执行自动截割进程；
44、所述自动截割进程包括：
45、控制所述滚筒上升第一设定高度，控制掘进机上的掏槽前进第一设定位移，以使所述掘进机保持正对所述截割断面的第一设定状态；
46、控制处于第一设定状态的掘进机上的掏槽前进第二设定位移，以使所述掘进机位于第二设定状态；所述第二设定位移大于所述第一设定位移；
47、根据所述截割刀数和所述截割路径，控制处于第二设定状态的掘进机由上到下以掏槽后退、滚筒下降的截割模式完成所述上断面的截割进程；
48、当上断面的截割进程完成后，根据所述截割刀数和所述截割路径，控制所述掘进机由上到下以掏槽前进、滚筒下降的截割模式完成所述下断面的截割进程。
49、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
50、本发明实施例提出了一种横轴式掘进机自动截割控制方法及系统，由巷道类型、掘进机类型和截割参数确定截割断面；根据掘进工作面三维空间坐标系构建位姿定位模型；规划截割断面的截割路径和截割刀数；当满足自动截割开始条件时，执行自动截割进程：控制滚筒上升第一设定高度，控制掏槽前进第一设定位移，然后，控制处于第一设定状态的掘进机上的掏槽前进第二设定位移，然后根据截割刀数和截割路径，由上到下以掏槽后退、滚筒下降的截割模式完成上断面的截割进程，上断面的截割进程完成后，由上到下以掏槽前进、滚筒下降的截割模式完成下断面的截割进程。本发明与现有由工人手动操控为主完成截割的方式相比，能提高截割精度、截割效率，在保证复杂环境下掘进工作面巷道断面成型质量的同时，保证操作的安全性，填补了横轴式掘进机自动截割领域的空白，对实现井下少人化、无人化，提高掘进效率、安全性有重要意义。
1.一种横轴式掘进机自动截割控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种横轴式掘进机自动截割控制方法，其特征在于，所述当收到自动截割指令时，根据所述位姿定位模型确定所述掘进机在当前时刻是否满足自动截割开始条件，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种横轴式掘进机自动截割控制方法，其特征在于，所述根据所述截割刀数和所述截割路径，控制处于第二设定状态的掘进机由上到下以掏槽后退、滚筒下降的截割模式完成所述上断面的截割进程，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种横轴式掘进机自动截割控制方法，其特征在于，所述根据所述截割刀数和所述截割路径，控制所述掘进机由上到下以掏槽前进、滚筒下降的截割模式完成所述下断面的截割进程，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种横轴式掘进机自动截割控制方法，其特征在于，所述将所述截割断面分割为上断面和下断面，具体包括：
6.根据权利要求3所述的一种横轴式掘进机自动截割控制方法，其特征在于，所述设定提升高度为h1-n*r/2；其中，h1表示水平状态下滚筒至上端面最高处的高度，n表示截割刀数，r表示滚筒半径。
7.根据权利要求4所述的一种横轴式掘进机自动截割控制方法，其特征在于，所述设定下降高度为n*r/2；其中，n表示截割刀数，r表示滚筒半径。
8.根据权利要求3所述的一种横轴式掘进机自动截割控制方法，其特征在于，所述第二设定高度为r/2；r表示滚筒半径。
9.根据权利要求1所述的一种横轴式掘进机自动截割控制方法，其特征在于，所述截割刀数为h2/r向上取整；其中，h2表示水平状态下滚筒至下端面最低处的高度，r表示滚筒半径。
10.一种横轴式掘进机自动截割控制系统，其特征在于，包括：
