Sachverhalt: A. X._, geboren am 13. August 1988, beging im Zeitraum von März 2006 bis 30. Mai 2008 gemäss Anklageschrift der Jugendanwaltschaft Limmattal/Albis vom 1. April 2009 eine Vielzahl von Delikten, darunter schwere Körperverletzung (Art. 122 Abs. 2 StGB), mehrfacher Raub (Art. 140 Ziff. 1 Abs. 1 und Ziff. 2 StGB), mehrfacher Raub (Art. 140 Ziff. 1 Abs. 1 StGB), teilweise in Verbindung mit Art. 22 Abs. 1 StGB, Erpressung (Art. 156 Ziff. 3 StGB), mehrfache einfache Körperverletzung (Art. 123 Ziff. 1 Abs. 1 StGB), teilweise in Verbindung mit Art. 22 Abs. 1 StGB sowie mehrfache versuchte Nötigung (Art. 181 StGB i.V.m. Art. 22 Abs. 1 StGB). Die Delikte verübte er vor, teilweise während sowie zwischen vorsorglich angeordneten Aufenthalten in sozialpädagogischen Einrichtungen sowie nach Inhaftierungen im Sinne von Untersuchungs- und Sicherheitshaft. Am 21. Juli 2008 trat er zum vorzeitigen Massnahmenvollzug in die geschlossene Abteilung des Massnahmenzentrums Uitikon ein. Zufolge wiederholter Übergriffe auf Mitinsassen wurde die Massnahme wegen Nichtdurchführbarkeit am 11. Februar 2009 durch die Verantwortlichen abgebrochen bzw. eingestellt. Am 30. März 2009 wurde X._ der vorzeitige Massnahmenantritt nach Art. 59 StGB bewilligt. Er wurde am 8. April 2009 in die Strafanstalt Pöschwies eingewiesen. X._ wurde zweimal psychiatrisch begutachtet. Das erste Gutachten des Kinder- und Jugendpsychiatrischen Dienstes des Kantons Zürich datiert vom 13. Februar 2008, das zweite, welches im Sinne einer "Nachbegutachtung" in Auftrag gegeben wurde, vom 19. März 2009. B. Das Jugendgericht Horgen sprach X._ am 1. Juli 2009 der angeklagten Delikte schuldig und verurteilte ihn zu 4 1⁄2 Jahren Freiheitsstrafe (unter Anrechnung von 722 Tagen Haft und Massnahmenvollzug) und zu einer Busse von Fr. 100.--. Es ordnete eine stationäre Massnahme im Sinne von Art. 59 StGB an und schob den Vollzug der Freiheitsstrafe auf. Dagegen liess der Beurteilte - beschränkt auf die Anordnung der stationären Massnahme - Berufung führen. In Abweisung des Rechtsmittels bestätigte das Obergericht des Kantons Zürich am 28. Mai 2010 das erstinstanzliche Urteil. C. Mit Beschwerde in Strafsachen beantragt X._, das angefochtene Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich aufzuheben und die Sache an die Vorinstanz zu neuer Entscheidung zurückzuweisen. Für den Fall, dass das Bundesgericht reformatorisch entscheiden sollte, sei von der Anordnung der stationären Massnahme im Sinne von Art. 59 StGB abzusehen und die rechtskräftige Freiheitsstrafe von 4 1⁄2 Jahren, unter Anrechnung der erstandenen Haft bzw. des Massnahmenvollzugs, für vollziehbar zu erklären. Ferner ersucht X._ um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung. D. Vernehmlassungen wurden keine eingeholt.