據統計，國內每年水面漂浮物及垃圾總量超過2億噸，城市公園和河道總量達數百萬，然而多數水面保潔還停留在手劃船、手工打撈的粗放作業階段。少數經濟發達地區采用了部分半自動保潔船舶提高水面保潔作業效率，但對于較寬的河面仍然存在作業面積覆蓋較小等問題。

　　固體所研究團隊研制的無人控制的智能保潔子母船裝置由1艘母船和2艘子船組成，子母船協同作業時可擴展作業面積超過30米。為解決3艘獨立的船體自主協同作業（特別是在無人控制模式下）的關鍵技術問題，研究團隊提出針對多目標協同的自適應PID控制方法及幾何逼近算法，分別研究了子船自主控制、子母船協同的規劃路線逼近、溜邊逼近、自主巡航和障礙規避模式和方法，實現了水面保潔子母船系統的無人化、自動化和智能化。

　　該項目研制的子母船在實際作業時，可開啟河道逼近、河道中央行駛、河道靠邊單側逼近駛、自主巡航等作業模式，上述作業模式可根據場景自由切換。為保障航行安全，無人作業的完整協同決策和控制模型包含了傳感器信息采集、信息處理、評估碰撞風險、開始避讓行動、恢復行使、有效性檢測和應急措施等。所有的作業模式均以母船為核心，在遵守一般航行原則和國際海上避碰規則(COLREGS)的前提下，團隊還開發了基于碰撞風險系數的動態避障決策系統。避障模式下，子母船會根據相遇的情況（即會面、交叉、超車），采取合理的避免碰撞措施，如超車、跟隨、減速、停泊等，進而確保子母船編隊在受到水流、風力和縱向牽引力綜合擾動下仍能保持編隊 的整體隊形和各自位置。

圖2. 水面保潔子母船協同控制系統。