本发明公开了一种基于超冗余机械臂的双工作模式可变质心高速滚动三驱动球形机器人，其包括球壳、机械臂系统以及三驱动装置，其中所述球壳外表面有支撑机构，所述机械臂系统为20个模块化关节和两个机械手爪组成的超冗余自由度三分支机械臂系统，所述三驱动装置包括X轴电机、Y轴电机及机械臂系统根部关节电机。本发明将机械臂系统融入球形机器人滚动过程中，以机械臂系统根部关节作为第三驱动，可实现滚动模式和对外操作模式，其中滚动模式有两种控制方法，均可在输出力矩不变情况下实现速度微调整。该球形机器人结构紧凑，响应速度快，滚动高速灵活，提高了球形机器人结构和功能的可扩展性。