Soy graduado en ingeniería mecánica y deseo desarrollar una comprensión fundamental de la mecatrónica. ¿De dónde debería comenzar?

Para la mecatrónica, diría que debería comenzar con la teoría básica de circuitos más los circuitos comunes utilizados en la instrumentación. Como mínimo, debería ser capaz de resolver una red resistiva simple y comprender cualitativamente el funcionamiento de un circuito RC (quizás no cuantitativamente, excepto las fórmulas que involucran compensación capacitiva para motores). Debe entender V = IR y P = IV. También debe comprender los conceptos básicos extremos de un amplificador de instrumentación para ser utilizado con transductores como sensores de presión y sensores flexibles.

Al mismo tiempo, aprenda LabVIEW. Hay muchos cursos disponibles, ya sea gratis para los estudiantes o disponibles por costos bastante bajos pagados por su empleador. Le digo que vaya a LabVIEW porque a menos que esté programando con sistemas integrados, será mucho más fácil de aprender, depurar y usar para casi cualquier cosa que pueda controlarse a través de los puertos de comunicación de una computadora.

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Un Arduino es básicamente una placa de desarrollo que le permite aprender sobre microcontroladores de una manera simple.
Te ayudará a aprender sobre electrónica y programación de una manera simple para que puedas aplicar tus conceptos en el mundo real. Una vez que entiendas eso, puedes aprender más sobre microcontroladores y aprender a hacer robots.