Para subir el voltaje puedes un usar Regulador de voltaje(booster).
Sobre la programación y la construcción en general del velocista puedes seguir este link en español :
http://www.jmnlab.com/robotzero/robotzerov.html
Y el mismo pero en ingles que esta mas actualizado:
http://webdelcire.com/wordpress/archives/619
La programación esta en C pero el razonamiento lo puedes trasladar perfectamente al entorno Arduino.