ciao.
lo stepper per sterzare (ma in caso dai ragione a uwe, io vado "a naso su quello che ho letto", lui ha esperienza credo giornaliera) dovrebbe tornare in posizione corretta se conti gli step, perchè se "salta" uno step vuol dire che c'è un problema molto grave nella meccanica. se hai misurato l'escursione per step facendo attenzione dovrebbe essere ok
per il sensore a riflessione, un sistema economico è usando LED IR o meglio (per esperienza personale) UV, in pratica solo il led "crudo" senza elettronica di contonro. Ne usi 2, uno emettitore fisso e uno ricevitore, in base alla quantità di luce riflessa è possibile misurare distanze di oltre 1m (testato personalmente con gioblu, si è arrivati a 5m: Gioblu.com is for sale | HugeDomains)
per il calcolo della traiettoria invece entra in campo la fisica: conosci il tuo angolo di sterzata massima, la posizione degli ostacoli e ti serve anche la tua velocità (un sensore del mouse ottico, ci sono vari modelli hackerabili, ma forse anche uno a pallina va bene, o usando la PS2 dovrebbe essere facile interfacciarsi, oltre che essere universale)
a questo punto è abbastanza semplice calcolare la tua attuale sterzata, e verificare se devi sterzare al massimo, più dolcemente, o addirittura fare retromarcia. Cerca "moto circolare uniforme"