非接触式的多面体采样器最早被设计用于捕获海洋中脆弱的生物。然而,当前无接触采样装置领域较为空白,且现有的多面体采样装置的辅助驱动杆件结构较为复杂,设计过程较难。此外,现有采样装置的采样过程为从单侧靠近抓捕目标并采样,容易产生水流从而干扰采样效果。近年来,随着折纸结构在国内外航空航天、柔性机械、生物医疗、电子设备等领域的应用和研究成为热点,将单自由度的折纸可变形多面体结构设计成水下无接触采样装置,是一种具有较高的理论与工程意义的解决方案。首先,论文第一章从几款典型的折纸模型特点及其应用进行综述,使读者对目前工程折纸的研究现状能有大致认识。并且,提出了本课题的灵感来源、立意、以及研究思路。其次,论文第二章对典型多面体以及其变化规律进行了介绍,并提出了针对折纸多面体模型及其内部连接片各尺寸参数重新计算的简易方法,从而优化了纸模型的形状归整度以及表面平整度。并且,对各种常见多面体能否实现单自由度变形进行了判断,并归纳出了多面体可变形的条件与规律。随后,论文第三章对可变形多面体折纸模型提出了几种刚性折纸设计方案与驱动方式设计方案,并从表面质量、结构稳定性、抗疲劳强度以及后续开发潜力四个方面对多面体抓捕装置最终结构与材料进行了评估与选定。再次,论文第四章对多面体变形过程以及表面链接点运动轨迹及其规律进行了理论分析,并利用仿真软件对这些理论分析进行了仿真验证。最后,论文第五章进行了针对观赏鱼类的抓捕实验,验证了该结构对水下采样过程的有效性,并对最终的抓捕效果进行了评估。