一种可于多自由度旋转的同球心关节机构，包含有一框架、一可挠性球体、一第一摩擦轮、一第一动力装置，以及一固定装置。该可挠性球体设置于该框架内。该第一摩擦轮设置于该框架内且抵接于该可挠性球体，用来驱动该可挠性球体于一第一方向上旋转。该第一动力装置连接于该第一摩擦轮，用来提供动力以驱动该第一摩擦轮旋转。该固定装置连接于该框架且抵接于该可挠性球体，用来与该第一摩擦轮共同固定该可挠性球体于该框架内。本实用新型的同球心关节机构可避免使用现有多马达串接的控制方式所产生的马达干涉问题以及使用电磁感应的控制方式所产生的力学计算复杂与磁力方向控制的问题，进而降低机械手臂在控制上的难度。