Das gleiche mit Last und ohne. Sehr oft wenn die Motoren das Rad antreiben aber auch wenn sie frei laufen passiert es.
Daher würde ich den Bandgenerator-Effekt erst mal ausschließen. Die Störung scheint aber von der Belastung der Motoren abhängig zu sein.

Zum MCUCSR: eigentlich müsste es reichen, am Programmbeginn das Register auszulesen, zu löschen und den Wert auszugeben. Hab das aber selber noch nie ausprobiert.

Ansonsten gib doch noch mal die aktuelle Beschaltung von Reset, VCC und AVCC am AVR an. Vielleicht lässt sich da ja noch mehr an Entstörmaßnahmen finden.

EMV-mäßig ist so ein Lochrasteraufbau jedenfalls immer recht heikel. Vielleicht müssen doch noch ordentlich geätzte Platinen her (könnte ich dir in den Semesterferien wohl ätzen). Ich würde die Elektronik auf jeden Fall modularer aufbauen. Also getrennte Platinen für Controller, Motorteiber, Sensoren etc. Das hat den großen Vorteil, dass man zb auf einen neuen Treiber umsteigen kann, ohne an vorhandenen Platinen rumzulöten.