Cartea este formată din 10 capitole și 4 anexe. Capitolele sunt dedicate prezentării elementelor fundamentale în inginerie electrică și electronică, inginerie mecanică, inginerie de control și inginerie computerizată, care sunt necesare pentru formarea nucleului mecatronicii. În special, acestea acoperă modelarea, analiza, mecanica, electronica, instrumentația, senzorii, traductoarele, procesarea semnalului, actuatoarele, sistemele de acționare, inginerie computerizată, control și proiectarea și integrarea sistemului. Cartea încorporează uniform elementele fundamentale de bază în metodele analitice, abordările de modelare, tehnicile de proiectare și schemele de control într-o manieră sistematică de-a lungul capitolelor principale. Aplicarea practică a conceptelor, abordărilor, și instrumentele prezentate în capitolele introductive sunt demonstrate prin numeroase exemple ilustrative și un set cuprinzător de studii de caz. Teoria de fond și tehnicile care nu sunt direct utile pentru a prezenta fundamentele mecatronicii sunt date în mod concis în anexe.

Capitolul 1 introduce domeniul mecatronicii. Este dată evoluția domeniului. Este descrisă filozofia de bază a proiectării mecatronice și modul în care se raportează la modelare. Acest capitol introductiv stabilește tonul studiului, care se întinde pe celelalte nouă capitole.

Capitolul 2 tratează componentele mecanice, care sunt componente importante ale sistemului mecatronic. De asemenea, studiază componentele electronice, care formează o altă clasă de constituenți importanți ai unui sistem mecatronic. Materialele electronice și componentele electronice pasive și active sunt discutate. Sunt indicate utilizările practice comune ale acestor componente.

Capitolul 3 tratează modelarea și analiza sistemelor dinamice. Sunt studiate sisteme mecanice, electrice, fluide și termice și sisteme mixte, cum ar fi sisteme electromecanice. Sunt prezentate tehnicile obișnuite de modelare, subliniind în același timp acele metode care sunt deosebit de potrivite pentru sistemele mecatronice. Se introduce analiza atât în ​​domeniul timp, cât și în domeniul frecvență, în timp ce se discută analiza răspunsului și simularea pe computer.

Capitolul 4 prezintă interconectarea componentelor și condiționarea semnalului, care este, de fapt, un subiect semnificativ unificator în cadrul mecatronicii. Sunt studiate considerațiile de impedanță ale interconectării și adaptării componentelor. Sunt discutate amplificarea, filtrarea, conversia analogic-digital, conversia digital-analogică, circuitele în punte și alte tehnici și dispozitive de conversie și condiționare ale semnalului.

Capitolul 5 cuprinde analiza performanței unui dispozitiv sau componentă mecatronică. Metodele de specificare a performanței sunt abordate atât în ​​domeniul timp cât și în domeniul frecvență. Sunt discutate evaluări ale instrumentelor comune care sunt utilizate în industrie și în general în practicile de inginerie. Sunt prezentate metode analitice înrudite. Sunt evidențiate considerațiile privind lățimea de bandă a instrumentului și este prezentată o abordare de proiectare bazată pe lățimea de bandă a componentelor. Erorile pe dispozitivele digitale, în special rezultate din eșantionarea semnalului, sunt discutate din punct de vedere analitic și practic.

Capitolul 6 prezintă tipuri, caracteristici și principii de operare importante ale senzorilor și traductoarelor. O atenție deosebită este acordată senzorilor utilizați în mod uzual în sistemele mecanice. Sunt discutați senzori de mișcare, forță, cuplu și tactili, senzori optici, ultrasonici, senzori de temperatură, senzori de presiune și senzori de flux. Sunt indicate bazele analitice, criteriile de selecție și ariile de aplicare. Spre deosebire de senzorii analogici, traductoarele digitale generează impulsuri sau ieșiri digitale. Aceste dispozitive prezintă avantaje clare, în special atunci când sunt utilizate în sisteme digitale bazate pe computer. Dar și erori de cuantificare, care sunt inevitabile într-o reprezentare digitală a unei cantități analogice. Problemele legate de acuratețe și rezoluție sunt și ele abordate în capitolul 6.

Capitolul 7 studiază actuatoarele pentru sisteme mecatronice. În special, sunt studiate motoarele pas cu pas care produc mișcări incrementale. În condiții de operare satisfăcătoare, acestea au avantajul de a putea genera un profil de mișcare specificat într-o manieră de buclă-deschisă, fără a necesita detectarea mișcării și controlul prin feedback. Actuatoarele cu acțiune continuă, cum ar fi motoarele DC, motoarele AC, motoarele hidraulice și actuatoarele pneumatice sunt de asemenea incluse în capitolul 7. Principiile de operare, metodele analitice, considerentele de dimensionare și selecție, sistemele de acționare și tehnicile de control sunt și ele descrise. Sunt discutate avantajele și dezavantajele diferitelor tipuri de actuatoare bazate pe natura și nevoile unei aplicații și sunt prezentate exemple practice.

Capitolul 8 cuprinde logica și hardware digital, microprocesoarele și microcontrolerele, care se încadrează în domeniul ingineriei electronice și informatice. Dispozitivele logice și IC-urile sunt utilizate pe scară largă în sisteme mecatronice pentru scopuri de detectare, condiționare a semnalului și control. În acest capitol sunt prezentate principiile de bază ale componentelor și circuitelor digitale. Sunt discutate tipuri și aplicații ale dispozitivelor logice. Este introdusă tehnologia IC-urilor. Microcontrolerul și microprocesorul încorporat au devenit componente standard într-o mare varietate de dispozitive mecatronice. Un microprocesor împreună cu memoria, software și hardware de interfață (adică, un microcontroler) oferă un computer digital în miniatură eficient și economic în aplicațiile mecatronice. Senzori, actuatoare, controlere inteligente, și alte componente esențiale ale unui sistem mecatronic pot beneficia imens de programabilitatea, flexibilitatea și puterea de procesare a unui microcontroler.

Capitolul 9 tratează controlul sistemelor mecatronice. Sunt acoperite atât tehnicile de control din domeniu-timp, cât și cele din domeniu-frecvență. În special, sunt prezentate specificații de performanță, analiza stabilității și scheme de control. Sunt descrise metodele analitice de bază. Este prezentată abordarea populară a controlului inteligent, cunoscut sub numele de control logic fuzzy. Sunt subliniate tehnici populare de control avansate.

Capitolul 10 încheie corpul principal al cărții prin prezentarea abordării de proiectare a mecatronicii și prin prezentarea unor studii de caz ample ale sistemelor mecatronice practice. Tehnicile cuprinse în capitolele anterioare se reunesc și sunt consolidate în aceste studii de caz. Sunt prezentate mai multe exerciții de proiectare și proiecte practice în mecatronică.

Cele patru anexe oferă câteva elemente fundamentale, tehnici și instrumente utile pentru studiul mecatronicii într-o formă concisă și condensată. Anexa A prezintă teoria de bază a mecanicii solidului și a elasticității. Anexa B oferă tehnici utile ale transformatei Laplace și transformatei Fourier. Anexa C prezintă elementele de bază ale probabilității și statisticii. Anexa D prezintă câteva instrumente software utile. În special, sunt subliniate instrumentele Simulink® și MATLAB® ale sistemelor de control și logica fuzzy. Este descris mediul de dezvoltare a programului LabVIEW®, care este un instrument eficient pentru experimentarea în laborator (în special, achiziția și controlul datelor).

1.9 Probleme