auf dem größten meiner robbis hab ich nen mega8 und nen mega32 drauf. der mega8 ist bis zum letzten pin voll belegt (man könnte höchstens noch die vom ISP dopplet belegen) und steuert die motoren an, sowie gabellichtschranken und temperaturüberwachung.
der mega32 kommandiert ihn dann per i2c. zur zeit ist er auch schon portmäßig über die hälfte belegt, weil ein LCD und ein 8-kanal liniensensoor direkt dranhängen. zumindestens den sensor werde ich aber bald an nen I2C portexpander klemmen...
der vorteil beim mega32 ist aber auch, dass er pinkompaktibel zm mega16 ist. man kann als ersmal mit nem mega16 einsteigen, und wenn man mehr speicher braucht dann schnell wechseln...

daher würde ich dir zu nem mega16 raten. der ist noch recht bezahlbar und auch niocht so viel teurer als nen mega8...