全方位运动球形机器人，在球壳的内部有一不与球壳固连的运动机构，该运动机构通过一支撑机构上布置的至少三个独轮滚动装置支撑在球壳上并可相对于球壳运动，运动机构在自身重力的作用下通过另一独轮滚动装置与球壳呈滚动接触，该另一独轮滚动装置在电机的驱动下在球壳内滚动，由此推动整个球壳的直线运动；该另一独轮滚动装置也可以在另一个电机的驱动下相对于支撑机构转动，由此改变该另一独轮滚动装置转动的朝向，从而实现机器人的全方位运动。支撑机构上的独轮滚动装置可以是三个呈１２０度布置，也可以是四个呈９０度布置，或Ｎ（Ｎ＞２）个呈３６０／Ｎ度布置。本发明的运动机构与球壳是分离的、相互独立的，具有结构简单，运动的灵活性和稳定性都高的优点。