本发明涉及一种全方位姿态调整装置，包括支撑底座，支撑底座上安装有多个倾斜设置的全向轮组，多个全向轮组沿周向均匀分布在球面上，多个全向轮组共同托举有中空的球形工装，全向轮组包括法兰座，法兰座的上下侧对应固定有相互连接的减速器和电机，减速器的轴出端固定有轮盘，轮盘上设有上层辊子组和下层辊子组，上层辊子组和下层辊子组均包括沿轮盘周向均匀分布的多个辊子，上层辊子组和下层辊子组的辊子在周向上错位设置，辊子的两端通过旋转轴安装在轮盘上，辊子呈中间粗两端细的纺锤形，轮盘上所有辊子的母线处于同一圆周上，球形工装用于安装工件夹持器。其具有结构简单、控制灵活、动作平稳的优点，可实现工件的全方位姿态调整。