Sachverhalt:
A.
Das Bezirksgericht Winterthur stellte mit Urteil vom 16. März 2016 fest, X._ habe die Tatbestände der Gefährdung ohne verbrecherische Absicht (<ref-law>) und des Vergehens gegen das Waffengesetz (Art. 33 Abs. 1 lit. a i.V.m. Art. 15 Abs. 1 und Art. 6 Abs. 1 WG sowie <ref-law>) in nicht selbst verschuldeter Schuldunfähigkeit erfüllt. Es erklärte ihn der versuchten einfachen Körperverletzung (Art. 123 Ziff. 2 Abs. 1 i.V.m. <ref-law>), der Nötigung (<ref-law>), des mehrfachen Hausfriedensbruchs (<ref-law>), des Vergehens gegen das Chemikaliengesetz (Art. 49 Abs. 3 lit. b i.V.m. Art. 8 und 21 ChemG), des Exhibitionismus (<ref-law>), des geringfügigen Diebstahls (Art. 139 Ziff. 1 i.V.m. <ref-law>) und der Entwendung eines Fahrrads zum Gebrauch (<ref-law>) schuldig und bestrafte ihn mit einer unbedingten Freiheitsstrafe von 7 Monaten, einer unbedingten Geldstrafe von 60 Tagessätzen zu Fr. 30.-- und einer Busse von Fr. 400.--. Es ordnete zudem eine stationäre therapeutische Massnahme im Sinne von <ref-law> an.
B.
Auf Berufung von X._ bestätigte das Obergericht des Kantons Zürich am 20. Januar 2017 die erstinstanzlichen Schuldsprüche wegen versuchter einfacher Körperverletzung und Nötigung. Bezüglich der übrigen Schuldsprüche wie auch der festgestellten Tatbestandserfüllung in nicht selbst verschuldeter Schuldunfähigkeit erwuchs das erstinstanzliche Urteil unangefochten in Rechtskraft. Das Obergericht bestätigte auch die erstinstanzlich ausgesprochene Freiheits- und Geldstrafe sowie die stationäre therapeutische Massnahme nach <ref-law>, es reduzierte jedoch die Busse auf Fr. 100.--.
Das Obergericht hält für erwiesen, dass X._ A._ am 28. Juli 2014 ein Getränk anbot, das rund 20 ml reinen Ether enthielt, ohne ihn über die Etherhaltigkeit des Getränks zu informieren. A._ habe zwei Schlucke davon getrunken, ohne zu wissen, dass das Getränk Ether enthielt. X._ habe zudem am 28. August 2013 in der Fachstelle Erwachsenenschutz in B._ während eines Gesprächs mit C._ ein Messer mit einer ca. 10 bis 15 cm langen Klinge auf deren rechten Unterarm gelegt und die Barauszahlung seines monatlichen Lebensunterhalts von Fr. 600.-- verlangt, welchen er indes bereits bezogen hatte, was C._ ihm zuvor mitgeteilt habe. Als diese ihm dennoch Fr. 50.-- ausbezahlt habe, habe er das Messer wieder eingepackt.
C.
X._ beantragt mit Beschwerde in Strafsachen, das Urteil vom 20. Januar 2017 sei vollumfänglich aufzuheben und die Sache sei zu neuer Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. Er ersucht um unentgeltliche Rechtspflege.

Erwägungen:
1.
Die Beschwerde hat ein Rechtsbegehren zu enthalten (<ref-law>). Die beschwerdeführende Person darf sich grundsätzlich nicht darauf beschränken, die Aufhebung des angefochtenen Entscheids zu beantragen, sondern sie muss einen Antrag in der Sache stellen (vgl. <ref-ruling> E. 1.3 S. 317; <ref-ruling> E. 1.2 S. 135; je mit Hinweisen). Nach der Rechtsprechung genügt es jedoch, wenn sich aus der Beschwerdebegründung zweifelsfrei ergibt, was mit der Beschwerde angestrebt wird (<ref-ruling> E. 1.3 S. 317; <ref-ruling> E. 1.2 S. 136; Urteile 6B_497/2017 vom 14. Dezember 2017 E. 2; 6B_741/2017 vom 14. Dezember 2017 E. 2).
Der Beschwerdeführer stellt keinen formellen Antrag in der Sache. Aus der Beschwerdebegründung geht indes hervor, dass er einen Freispruch von den Vorwürfen der versuchten einfachen Körperverletzung sowie der Nötigung und einen Verzicht auf die Anordnung einer stationären therapeutischen Massnahme erreichen möchte. Damit enthält seine Beschwerde zulässige Anträge im Sinne von <ref-law>.
2.
2.1. Der Beschwerdeführer rügt eine willkürliche Beweiswürdigung und eine Verletzung des Grundsatzes "in dubio pro reo". Er habe stets betont, A._ über den Inhalt des Ethergetränks informiert zu haben. Dessen Aussagen könne keine Beachtung geschenkt werden, da dieser erhebliche Erinnerungslücken aufweise und dessen Aussagen stark widersprüchlich seien.
2.2. Die Sachverhaltsfeststellung der Vorinstanz kann vor Bundesgericht nur gerügt werden, wenn sie offensichtlich unrichtig bzw. willkürlich im Sinne von <ref-law> ist und wenn die Behebung des Mangels für den Ausgang des Verfahrens entscheidend sein kann (Art. 97 Abs. 1 und Art. 105 Abs. 1 BGG; <ref-ruling> E. 3.3 S. 319; <ref-ruling> E. 2.3.1 S. 244; je mit Hinweis). Willkür im Sinne von <ref-law> liegt vor, wenn die vorinstanzliche Beweiswürdigung schlechterdings unhaltbar ist, d.h. wenn die Behörde in ihrem Entscheid von Tatsachen ausgeht, die mit der tatsächlichen Situation in klarem Widerspruch stehen oder auf einem offenkundigen Fehler beruhen. Dass eine andere Lösung ebenfalls möglich erscheint, genügt nicht (BGE <ref-ruling> E. 2.3.1 S. 244 mit Hinweisen). Die Rüge der Willkür muss in der Beschwerde explizit vorgebracht und substanziiert begründet werden (<ref-law>). Auf eine rein appellatorische Kritik am angefochtenen Entscheid, wie sie z.B. im Berufungsverfahren vor einer Instanz mit voller Kognition vorgebracht werden kann, tritt das Bundesgericht nicht ein (<ref-ruling> E. 2.4 S. 368; <ref-ruling> E. 6.3 S. 375; je mit Hinweisen).
Ob der Grundsatz "in dubio pro reo" als Beweiswürdigungsregel verletzt ist, prüft das Bundesgericht ebenfalls nur unter dem Gesichtspunkt der Willkür (vgl. <ref-ruling> E. 7 S. 82; <ref-ruling> E. 2a S. 41).
2.3. Die Vorinstanz stellt auf die Aussagen von A._ ab, der angab, der Beschwerdeführer habe ihm ein "Gemisch mit Alkohol" angeboten, was er als "selber gemischten Alkohol" bezeichnet habe. Dies entspricht gemäss der Vorinstanz den Aussagen des Beschwerdeführers am Anfang der Untersuchung, der ebenfalls davon gesprochen habe, er habe dem Geschädigten gesagt, es handle sich um ein Alkoholgemisch. Die Vorinstanz folgert daraus willkürfrei, der Geschädigte habe nicht gewusst, dass das Getränk Ether enthielt. Der Beschwerdeführer argumentiert vor Bundesgericht erneut, auch Ether sei ein Alkohol. Damit vermag er keine Willkür darzutun, da der umgangssprachliche Begriff "Alkohol" im Zusammenhang mit Getränken nicht mit Ether gleichgesetzt werden kann. Die Rüge des Beschwerdeführers ist unbegründet, soweit sie den Begründungsanforderungen überhaupt zu genügen vermag.
3.
Der Beschwerdeführer bestreitet sodann, C._ am 28. August 2013 ein Messer auf den Arm gedrückt zu haben.
Eine willkürliche Beweiswürdigung ist auch insofern nicht ersichtlich. Der vorinstanzliche Schuldspruch basiert auf den Aussagen von C._ und den ersten Aussagen des Beschwerdeführers gegenüber der Polizei. Dieser räumte damals ein, es könne sein, dass er der Geschädigten ein Messer mit der Kante auf den Arm gelegt habe. Als erstellt zu gelten hat zudem, dass der Beschwerdeführer am 28. August 2013, als er sich zur Fachstelle Erwachsenenschutz begab, ein Messer mit sich führte. Die Beschreibung der Tatwaffe durch die Geschädigte stimmte mit dem beim Beschwerdeführer sichergestellten Messer grösstenteils überein (vgl. angefochtenes Urteil S. 17 unten). Der Beschwerdeführer bestreitet weiter nicht, dass C._ ihm Fr. 50.-- aushändigte, die ihm nicht zustanden. Die Vorinstanz verfällt daher nicht in Willkür, wenn sie die Aussagen von C._ als glaubhaft einstuft und den von dieser geschilderten Sachverhalt als erstellt betrachtet. Die Rüge des Beschwerdeführers ist unbegründet, soweit darauf eingetreten werden kann.
4.
4.1. Der Beschwerdeführer wendet sich gegen die stationäre Massnahme nach <ref-law>. Er rügt im Zusammenhang mit der Erstellung des psychiatrischen Gutachtens eine Verletzung des Delegationsverbots (<ref-law>) und des Transparenzgebots (<ref-law>) sowie mangelnde Sorgfalt bei der gutachterlichen Tätigkeit. Die Vorinstanz lasse als Grundlage für die Massnahme ein Gutachten zu, welches nicht vom beauftragten Gutachter Prof. Dr. med. D._, sondern ohne Ermächtigung durch die Verfahrensleitung zu wesentlichen Teilen von Drittpersonen erstellt worden sei. Gemäss der bundesgerichtlichen Rechtsprechung sei eine Delegation von gutachterlichen (Kern-) Aufgaben, d.h. von nicht lediglich untergeordneten Aufgaben, nur mit dem Einverständnis der Strafverfolgungsbehörde zulässig. Zudem sei der Einsatz der Drittpersonen im Gutachten transparent zu machen. Die Vorinstanz habe sich bewusst über die bundesgerichtliche Rechtsprechung hinweggesetzt. Sie gehe zudem willkürlich davon aus, das Studium der Krankenakten sei alleine durch Prof. Dr. med. D._ erfolgt. § 27 Abs. 2 der Verordnung des Kantons Zürich vom 1./8. September 2010 über psychiatrische und psychologische Gutachten in Straf- und Zivilverfahren (PPGV/ZH; LS 321.4) verstosse gegen <ref-law> und finde aufgrund der derogatorischen Kraft des Bundesrechts keine Anwendung. Komme es ohne vorgängige Ermächtigung durch die Verfahrensleitung zu einer internen Delegation, sei <ref-law> verletzt. Durch die unzulässige Delegation seien seine Partei- bzw. Teilnahmerechte in bundesrechtswidriger Weise beschnitten worden. Dipl.-Psych. E._, welcher die testpsychologische Untersuchung durchgeführt habe, habe als Diplom-Psychologe des Weiteren nicht über die erforderlichen fachlichen Qualifikationen verfügt. Bei der testpsychologischen Untersuchung handle es sich entgegen der Vorinstanz nicht bloss um eine nebensächliche (Hilfs-) Tätigkeit, sondern um ein Kernelement des Gutachtens.
4.2.
4.2.1. <ref-law> schreibt vor, dass sich das Gericht beim Entscheid über die Anordnung einer Massnahme nach den Art. 59-61, 63 oder 64 StGB auf eine sachverständige Begutachtung zu stützen hat. Gutachten nach <ref-law> sind im Massnahmenrecht unabdingbar. Sie werden vom Gesetzgeber und auch vom Bundesgericht in konstanter Praxis als zwingende Entscheidgrundlage bezeichnet, sofern die Indikation einer Massnahme, sei diese therapeutisch oder sichernd, zu beurteilen ist (Urteil 6B_28/2017 vom 23. Januar 2018 E. 3.4 mit Hinweisen). An die Person des Sachverständigen und den Inhalt des Gutachtens werden dabei hohe Anforderungen gestellt. Als sachverständige Person im Sinne von Art. 20 und 56 Abs. 3 StGB sind grundsätzlich nur Fachärzte für Psychiatrie und Psychotherapie zuzulassen (vgl. <ref-ruling> E. 2 S. 51 ff.; Urteile 6B_989/2017 vom 20. Dezember 2017 E. 2.3; 6B_884/2014 vom 8. April 2015 E. 3.3). Die in der StPO enthaltenen Grundsätze gemäss <ref-law> gelangen vorbehaltlos zur Anwendung (Urteile 6B_989/2017 vom 20. Dezember 2017 E. 2.3; 6B_265/2015 vom 3. Dezember 2015 E. 4.1.1).
4.2.2. Gemäss <ref-law> ernennt die Verfahrensleitung die sachverständige Person. Sie erteilt ihr einen schriftlichen Auftrag, der u.a. die Bezeichnung der sachverständigen Person und allenfalls den Vermerk enthält, dass die sachverständige Person für die Ausarbeitung des Gutachtens weitere Personen unter ihrer Verantwortung einsetzen kann (Abs. 2 lit. a und b). Sie gibt den Parteien - ausser bei blossen Laboruntersuchungen - vorgängig Gelegenheit, sich zur sachverständigen Person und zu den Fragen zu äussern und dazu eigene Anträge zu stellen (<ref-law>). Die sachverständige Person ist für das Gutachten persönlich verantwortlich (<ref-law>). Sie hat das Gutachten schriftlich zu erstatten (<ref-law>). Waren an der Ausarbeitung weitere Personen beteiligt, so sind ihre Namen und die Funktion, die sie bei der Erstellung des Gutachtens hatten, zu nennen (<ref-law>).
4.2.3. Die vorgängige Information der Parteien über die Person des Sachverständigen (<ref-law>) macht vor allem dort Sinn, wo gutachterliche Erkenntnisse stark von Wertungen abhängen, die mit der konkreten Person eng verbunden sind, wie dies beispielsweise bei psychiatrischen Gutachten der Fall ist (Urteil 6B_918/2017 vom 20. Februar 2018 E. 2.2, zur Publikation vorgesehen). Beim Auftrag zur psychiatrischen Begutachtung stehen die Person des Sachverständigen und das damit verbundene Vertrauen in deren Fachkompetenz und Unabhängigkeit im Vordergrund. Wird ein bestimmter Sachverständiger - im Einvernehmen mit den Parteien - bestellt und mit der Begutachtung betraut, hat er den Auftrag grundsätzlich persönlich auszuführen (vgl. <ref-law>). Eine Delegation seiner Aufgabe und seiner Verantwortung an Dritte ist nicht zulässig (Delegationsverbot; Urteile 6B_989/2017 vom 20. Dezember 2017 E. 2.3; 6B_265/2015 vom 3. Dezember 2015 E. 4.1.2).
Hingegen ist der bestellte Sachverständige nicht verpflichtet, sämtliche für die Begutachtung notwendigen Tätigkeiten selber vorzunehmen, sondern er kann für untergeordnete Arbeiten Hilfspersonen heranziehen (Urteile 6B_918/2017 vom 20. Februar 2018 E. 3.2; 6B_989/2017 vom 20. Dezember 2017 E. 2.3; 6B_265/2015 vom 3. Dezember 2015 E. 4.1.2 mit Hinweis). Keine unzulässige Delegation liegt nach der Rechtsprechung beispielsweise vor, wenn der mit der Begutachtung betraute Klinikdirektor die Aufarbeitung der Aktenlage und die Erhebung der biografischen Anamnese einem fachlich qualifizierten Mitarbeiter überliess, der Gutachter selber jedoch die Befunde erarbeitete und die Beurteilung vornahm. Das Zusammentragen der Aktenlage und die Anamnese sind zwar Teile eines psychiatrischen Gutachtens, doch bilden sie nicht den Kern eines solchen (Urteil 6B_989/2017 vom 20. Dezember 2017 E. 2.5). Der Sachverständige darf bei der Begutachtung zudem nicht nur Fachärzte für Psychiatrie und Psychotherapie, sondern auch psychologische oder weitere Fachpersonen als Hilfspersonen beiziehen. Angesichts der interdisziplinären Fragestellung ist es gemäss der bundesgerichtlichen Rechtsprechung zulässig, dass psychiatrische Gutachter einzelne Fragen einem Psychologen oder Psychotherapeuten stellen oder diesen mit testpsychologischen Untersuchungen beauftragen (<ref-ruling> E. 2.7 S. 56; Urteile 6B_884/2014 vom 8. April 2015 E. 3.4.2; 6B_850/2013 vom 24. April 2014 E. 2.2).
Als unzulässig erachtete das Bundesgericht demgegenüber etwa, wenn die Drittperson, egal ob Facharzt oder Psychologe, nicht nur für die Beurteilung einzelner Aspekte beigezogen, sondern ihr die Ausarbeitung des Gutachtens vollständig übertragen wurde und sie die Grundlagen der Beurteilung sowie die Diagnose erstellte und daraus die Schlussfolgerungen zog; dies auch dann, wenn der beauftragte Gutachter durch die Mitunterzeichnung die Verantwortung für das Gutachten übernahm (Urteile 6B_884/2014 vom 8. April 2015 E. 3.4.2; 6B_265/2015 vom 3. Dezember 2015 E. 6.2). Eine Weitergabe der gutachterlichen Kernaufgaben, d.h. des fachlichen Befunds und der Beurteilung, somit der Beantwortung der an den Gutachter gestellten Fragen, ist nur mit einer Ermächtigung durch die auftraggebende Strafbehörde zulässig (Urteile 6B_989/2017 vom 20. Dezember 2017 E. 2.3 und 2.5; 6B_265/2015 vom 3. Dezember 2015 E. 4.1.2). § 27 Abs. 2 PPGV/ZH, wonach die beauftragte sachverständige Person Teile ihrer Aufgabe an andere Fachpersonen des gleichen Dienstes oder an externe spezialisierte Fachpersonen delegieren kann, ist insofern bundesrechtskonform auszulegen. Ein Beizug von Hilfspersonen gestützt auf § 27 Abs. 2 PPGV/ZH ist nur zulässig, soweit er mit der Pflicht des beauftragten Sachverständigen zur persönlichen Erstattung des Gutachtens vereinbar ist.
4.2.4. Der Beizug von Hilfspersonen ist im Gutachten transparent zu machen. Das Gutachten hat ihre Namen und die Funktion, die sie bei der Erstellung des Gutachtens hatten (<ref-law>), bzw. Art und Inhalt der Mitwirkung, d.h. den konkreten Beitrag der eingesetzten Personen, zu nennen. Aus dem Gutachten muss ersichtlich sein, wie die Personen neben dem Sachverständigen eingesetzt worden sind, welche Qualifikationen ihnen zukommen und wie der Sachverständige seine Gesamtverantwortung wahrnehmen konnte bzw. wahrgenommen hat (Urteile 6B_989/2017 vom 20. Dezember 2017 E. 2.3; 6B_265/2015 vom 3. Dezember 2015 E. 4.1.2; 6B_884/2014 vom 8. April 2015 E. 3.3 und 3.4.2). Damit wird der Anspruch auf Orientierung als Teilgehalt des rechtlichen Gehörs (<ref-law>) gewahrt und es wird den Parteien ermöglicht, allfällige Einwendungen gegen Personen, die in irgendeiner Form an der Ausarbeitung eines Gutachtens beteiligt sind, vorzubringen (Urteil 6B_989/2017 vom 20. Dezember 2017 E. 2.3).
4.3. Die Staatsanwaltschaft beauftragte Prof. Dr. med. D._, Direktor der Klinik für Forensische Psychiatrie der Psychiatrischen Universitätsklinik Zürich, am 28. Oktober 2014 mit der psychiatrischen Begutachtung des Beschwerdeführers (Akten Vorinstanz, HD11/1). Im Auftrag wurde der Gutachter darauf hingewiesen, dass auch allfällige von ihm beigezogene Mitarbeiter der Strafdrohung gemäss <ref-law> unterstehen; bei einer Delegation zur Erstellung des Gutachtens an eine andere Person sei vorgängig mit der Verfahrensleitung Rücksprache zu nehmen. Das Gutachten vom 13. April 2015 wurde von Dr. med. Dipl.-Psych. F._, Oberarzt, Klinik für Forensische Psychiatrie, Facharzt für Psychiatrie und Psychotherapie, und Prof. Dr. med. D._, Direktor, Klinik für Forensische Psychiatrie, Zertifikate SGFP und DGPPN für Forensische Psychiatrie, unterzeichnet. Es basiert auf den von der Staatsanwaltschaft übersandten Akten, den Untersuchungen des Beschwerdeführers im Bezirksgefängnis Zürich vom 11. Februar 2015 (13/4 Stunden), vom 16. Februar 2015 (13/4 Stunden) sowie vom 17. März 2015 (11/4 Stunden), davon 1/2 Stunde zusammen mit Prof. Dr. med. D._, den Klinikberichten aus den Jahren 1993 bis 2014 sowie der testpsychologischen Untersuchung durch Dipl.-Psych. E._ vom 26. Februar 2015 (vgl. S. 1 des Gutachtens, kant. Akten HD11/10). Prof. Dr. med. D._ erstattete am 9. Dezember 2015 ein Ergänzungsgutachten, welches das Bezirksgericht am 3. September 2015 bei ihm in Auftrag gab (vgl. kant. Akten, HD 46 und 67).
4.4. Die Vorinstanz verneint eine unzulässige Delegation, wobei sie für die Begründung auf die ihres Erachtens überzeugenden Ausführungen im erstinstanzlichen Urteil verweist (angefochtenes Urteil S. 9). Das Bezirksgericht nahm in seinem Entscheid auf das Bundesgerichtsurteil 6B_265/2015 vom 3. Dezember 2015 Bezug. Es bezeichnete die damit begründete bundesgerichtliche Praxis, welche das Bundesgericht selbst noch nicht in der amtlichen Sammlung seiner Leitentscheide publiziert habe, als "nicht überzeugend". Es schloss sich damit der Kritik von vier in der Schweiz tätigen forensisch-psychiatrischen Gutachtern an dieser Rechtsprechung (vgl. HABERMEYER/GRAF/NOLL/URBANIOK, Psychologen als Gutachter in Strafverfahren, AJP 2016 S. 127 ff.) an (Urteil Bezirksgericht E. 3.3.3 S. 13 f.). Diese kritisierten in ihrem im Jahre 2016 erschienenen Aufsatz u.a., das Bundesgericht stelle zunehmend rigide und fachlich nicht nachvollziehbare Anforderungen an psychiatrische Gutachten; es greife in die fachliche Autonomie der Gutachter sowie die bewährte und wissenschaftlich fundierte Praxis strafrechtlicher Begutachtungen ein, indem es zuletzt sogar die Mitarbeit einer Fachärztin für Psychiatrie und Psychologie als unzulässig erklärt habe (vgl. HABERMEYER/GRAF/NOLL/URBANIOK, a.a.O., S. 127). Das Bezirksgericht erwog, das Gutachten vom 13. April 2015 und das Ergänzungsgutachten vom 9. Dezember 2015 würden in Übereinstimmung mit der bisherigen Praxis den Vorgaben der Strafprozessordnung entsprechen und seien verwertbar. Dies gelte umso mehr, als sich Prof. Dr. med. D._ im Rahmen des Ergänzungsgutachtens nochmals eingehend mit dem Beschwerdeführer und seiner Entwicklung auseinandergesetzt habe und in Beantwortung der Ergänzungsfragen nochmals in eingehender Begründung zu den gleichen Erkenntnissen wie im Hauptgutachten gelangt sei (Urteil Bezirksgericht E. 3.3.3 S. 14).
Die Vorinstanz führt zudem aus, die psychiatrischen Untersuchungen des Beschwerdeführers von insgesamt 4,75 Stunden, bei welchen der rechtsunterzeichnende Sachverständige eine halbe Stunde ebenfalls anwesend gewesen sei, habe insbesondere auch der Erhebung der verschiedenen Anamnesen und der Angaben des Beschwerdeführers zu den Deliktsvorwürfen, der Haftzeit und seiner Perspektiven gedient. Angesichts des langandauernden Krankheitszustandes des Beschwerdeführers, der seit 1993 dokumentiert sei, und der sich daraus ergebenden umfangreichen Krankengeschichte mit Dutzenden Klinik- und Interventionsberichten würden sie offensichtlich nicht den massgeblichen Bestandteil der gutachterlichen Tätigkeit ausmachen, wie sich unschwer aufgrund des Anteils an den Ausführungen im schriftlichen Gutachten verifizieren lasse. Es könne mithin nicht die Rede davon sein, der beauftragte Sachverständige habe den massgeblichen Beitrag an der eigentlichen Begutachtung dem linksunterzeichnenden Facharzt überlassen, nur weil auf diesen ein grösserer zeitlicher Anteil an den persönlichen Untersuchungen des Beschwerdeführers entfalle, da die eigentliche gutachterliche Tätigkeit weitaus mehr umfasst habe als diese Untersuchungen. Die massgebliche fachärztliche Beurteilung des Beschwerdeführers sei namentlich gestützt auf das Studium von Krankenakten aus einem Zeitraum von mehr als 20 Jahren, der gesamten Strafakten und diverser Kriseninterventionsberichte sowie unter Berücksichtigung der delegierten Explorationsgespräche, des Ergebnisses der testpsychologischen Untersuchung und der gesamten persönlichen Entwicklung des Beschwerdeführers erfolgt (vgl. angefochtenes Urteil E. 6.2 S. 10).
4.5.
4.5.1. Am Urteil 6B_265/2015 vom 3. Dezember 2015 ist - entgegen der Kritik der Vorinstanz - vollumfänglich festzuhalten. Die erwähnte Rechtsprechung ist in der juristischen Fachliteratur auf wenig Widerspruch (vgl. NIKLAUS OBERHOLZER, Die aktuelle Praxis des Bundesgerichts zu psychiatrischen Gutachten, in: Erkenntnisse von Fachkommissionen; Psychiatrische Gutachten im Fokus des Bundesgerichts, Forum Justiz & Psychiatrie, Bd. 2, 2017, S. 55), sondern vielmehr auf explizite Zustimmung gestossen (OBERHOLZER, a.a.O., S. 59 f.; MARIANNE HEER, Immer strengere Anforderungen an psychiatrische Gutachten, einige Überlegungen aus richterlicher Sicht, in: Strafverfolgung - Individuum - Öffentlichkeit im Spannungsfeld der Wahrnehmungen, 2017, S. 136). Entgegen der Kritik von HABERMEYER/GRAF/NOLL/URBANIOK ( a.a.O., S. 127 und 130; siehe auch THOMAS NOLL, Die Schuldfähigkeit aus psychiatrisch-psychologischer Sicht, ZStrR 135/2017, S. 78 f.; ELMAR HABERMEYER, Hilfspersonen bei der Begutachtung: Die psychiatrische Position, in: Erkenntnisse von Fachkommissionen; Psychiatrische Gutachten im Fokus des Bundesgerichts, Forum Justiz & Psychiatrie, Bd. 2, 2017, S. 84 f.) erachtet das Bundesgericht den Beizug von anderen Fachärzten für Psychiatrie und Psychotherapie bzw. von Mitarbeitern des beauftragten Klinikleiters nicht als unzulässig. Es verlangt lediglich, dass solche auch tatsächlich als blosse Hilfspersonen beigezogen werden und der Gutachter seiner Pflicht zur persönlichen Erstattung des Gutachtens dennoch nachkommt und dieses in den wesentlichen Teilen selber erstellt (OBERHOLZER, a.a.O. S. 59 f.). Zwecks Überprüfung dieser Vorgaben ist erforderlich, dass nicht nur Name und Funktion der Hilfsperson (vgl. <ref-law>), sondern auch die konkrete Aufgabenteilung zwischen dem beauftragten Gutachter und dem von diesem beigezogenen Facharzt im Gutachten transparent gemacht wird. Entscheidend war im erwähnten Urteil 6B_265/2015 vom 3. Dezember 2015 nicht, dass für die Erstellung des Gutachtens Hilfspersonen beigezogen wurden, sondern dass aufgrund der gesamten Umstände der Eindruck entstand, der Gutachter habe seine Verantwortung nicht wahrgenommen, zumal das Gutachten auch inhaltlich mangelhaft war.
Unzulässig ist eine Delegation der gutachterlichen Kernaufgaben, da der Gutachter den Auftrag persönlich ausführen muss (vgl. <ref-law>; Urteile 6B_989/2017 vom 20. Dezember 2017 E. 2.3; 6B_265/2015 vom 3. Dezember 2015 E. 4.1.2 mit zahlreichen Hinweisen), nicht jedoch der Beizug von Hilfspersonen bzw. die Zusammenarbeit mit solchen, wie sie in Art. 184 Abs. 2 lit. b und <ref-law> ausdrücklich vorgesehen und in einem gewissen Umfang im Auftragsrecht (vgl. zur Anwendbarkeit der <ref-law> als subsidiäres Ersatzrecht: <ref-ruling> E. 3 S. 163; <ref-ruling> E. 2 S. 329 ff.) auch bei einer persönlichen Leistungspflicht des Beauftragten üblich ist und als zulässig betrachtet wird. Von der mit der Begutachtung betrauten Person wird daher verlangt, dass sie sich selber ausreichend mit dem Fall befasst und ihre eigene Meinung selber bildet sowie in das Gutachten einfliessen lässt. Dies kann etwa dadurch geschehen, dass sie der Hilfsperson inhaltliche Vorgaben macht und einen allfälligen von dieser erstellten Gutachtensentwurf intensiv korrigiert bzw. bearbeitet, so dass das Gutachten in allen Details ihre persönliche Überzeugung und Wertung wiedergibt (vgl. Urteil 6B_989/2017 vom 20. Dezember 2017 E. 2.2). Handelt es sich beim Gutachter um einen Klinikdirektor, darf dieser - mangels gegenteiliger Angaben im Gutachtensauftrag - angesichts der hierarchischen Strukturen und der in einem solchen Fall üblichen Zusammenarbeit mit Untergebenen für vorbereitende Abklärungen bzw. Arbeitsschritte auch andere Fachärzte für Psychiatrie wie entsprechend qualifizierte Oberärzte beiziehen, die unmittelbar am Gutachtensprozess beteiligt sind und die namentlich bei der Aufarbeitung der Faktenlage mitwirken. Dies entbindet den Gutachter jedoch nicht von seiner Pflicht, eine eigene Untersuchung durchzuführen und auf der Basis eigenständiger Abklärungen zu einem eigenen Urteil bezüglich der gestellten Fragen zu kommen. Allfällige diagnostische, prognostische oder andere für die Fragestellung relevante Zwischenschlüsse der beigezogenen Fachpersonen darf der Gutachter daher nur nach einer eigenständigen Prüfung und Bewertung übernehmen. Letztlich hat auch bei einem Beizug von Hilfspersonen der Gutachter die Diagnose zu stellen, die Prognose zu formulieren und die an ihn gestellten Fragen zu beantworten (zum Ganzen HABERMEYER, a.a.O., S. 79 f. und 82). Mit der Pflicht zur persönlichen Erstattung des Gutachtens unvereinbar ist folglich, wenn die Erstellung desselben weitgehend an einen Mitarbeiter delegiert wird, auch wenn dieser selber Facharzt für Psychiatrie ist und über die erforderlichen fachlichen Qualifikationen verfügt. Der Gutachter kommt seiner Verantwortung nicht bereits deshalb nach, weil er seinerseits einen ausreichend qualifizierten Mitarbeiter beauftragt. Die Beschränkung der Verantwortung auf die notwendige Sorgfalt bei der Auswahl, der Instruktion und der Kontrolle der beigezogenen Hilfspersonen (curae in eligendo, instruendo und custodiendo) kommt auch auftragsrechtlich nur in Betracht, wenn der Geschäftsherr zur Übertragung des Geschäfts befugt ist (vgl. <ref-law>), nicht jedoch, wenn er den Auftrag persönlich ausführen muss, wie dies in <ref-law> ausdrücklich vorgesehen ist (siehe dazu OBERHOLZER, a.a.O., S. 65; insoweit unzutreffend HABERMEYER/GRAF/NOLL/URBANIOK, a.a.O., S. 131 f.).
Zu den Kernaufgaben der Begutachtung gehört auch die Untersuchung des Exploranden, welche der Gutachter demnach persönlich vornehmen muss (vgl. MARIANNE HEER, in: Basler Kommentar, Schweizerische Strafprozessordnung, Bd. 1, 2. Aufl. 2014, N. 9 zu <ref-law>; in diesem Sinne auch HABERMEYER, a.a.O., S. 82). Ein psychiatrisches Gutachten ohne persönliche Untersuchung des Betroffenen ist nur ausnahmsweise zulässig (<ref-ruling> E. 2 S. 55 ff.). Hinsichtlich der Dauer dieser Untersuchung durch den Gutachter bzw. zum zeitlichen Verhältnis zwischen Untersuchungen der beigezogenen Hilfsperson und des beauftragten Gutachters können indes keine starren Regeln aufgestellt werden (vgl. HABERMEYER/GRAF/NOLL/URBANIOK, a.a.O., S. 131; OBERHOLZER, a.a.O., S. 66; HABERMEYER, a.a.O., S. 80 f.).
4.5.2. Eine eigentliche Delegation des Gutachtensauftrags setzt das vorgängige Einverständnis der Strafverfolgungsbehörde voraus (oben E. 4.2.3). Möchte der Direktor einer psychiatrischen Klinik einen Oberarzt mit der Begutachtung betrauen, muss der "Untergutachter" im Gutachtensauftrag namentlich genannt und in die Pflicht genommen werden (SCHMID/JOSITSCH, Schweizerische Strafprozessordnung, Praxiskommentar, 3. Aufl. 2018, N. 7 zu <ref-law>). Beim blossen Beizug von Hilfspersonen ist eine solche namentliche Nennung im Gutachtensauftrag demgegenüber nicht erforderlich bzw. in der StPO auch nicht vorgesehen, da die persönliche Leistungspflicht alleine beim beauftragten Gutachter liegt und einzig dieser für das Gutachten persönlich verantwortlich ist. Sind Dritte am Gutachtensprozess als Hilfspersonen unmittelbar beteiligt (wie z.B. ein Fachoberarzt im zuvor beschriebenen zulässigen Umfang oder ein mit der testpsychologischen Untersuchung betrauter Psychologe), ist es aber dennoch zu begrüssen, wenn der Gutachter der auftraggebenden Strafbehörde deren Name sowie Art und Umfang von deren Beizug vorab bekannt gibt. Dies ermöglicht der auftraggebenden Strafbehörde und den Parteien - nach entsprechender Information durch die Behörde - allfällige Einwände gegen die Person des Beigezogenen bzw. den Umfang des Beizugs oder Ausstandsgründe bereits vor der Erstellung des Gutachtens geltend zu machen (siehe dazu HABERMEYER, a.a.O., S. 84). Die Ausstandsgründe nach <ref-law> gelten nicht nur für den von der Strafverfolgungsbehörde beauftragten Sachverständigen (vgl. <ref-law>), sondern auch für andere Fachpersonen, die am Gutachtensprozess als Hilfspersonen unmittelbar beteiligt sind.
Unabhängig von einer solchen vorgängigen Information ist der Beizug von Hilfspersonen im Gutachten zudem transparent zu machen (<ref-law>). Aus dem Gutachten muss u.a. hervorgehen, wie die Hilfspersonen eingesetzt wurden bzw. welche Aufgaben sie wahrgenommen haben (vgl. oben E. 4.2.4). Weshalb eine solche Offenlegung der Aufgaben/Rolle von Hilfspersonen nicht möglich sein soll (vgl. HABERMEYER, a.a.O., S. 82 f.), ist nicht nachvollziehbar. Verlangt wird, dass die konkreten Tätigkeiten der Hilfsperson genannt werden (z.B. konkret durchgeführte Untersuchungshandlungen wie testpsychologische Untersuchungen oder Explorationsgespräche; Verfassen des Gutachtensentwurfs; etc.). Nicht erforderlich ist hingegen, dass im Gutachten auch erläutert wird, auf welche Gutachtenspassagen bzw. Fragen an den Gutachter die Hilfsperson durch ihre Vorarbeiten Einfluss genommen haben könnte (siehe dazu HABERMEYER, a.a.O., S. 83).
4.6. Vorliegend nahm der Gutachter an der persönlichen Untersuchung des Beschwerdeführers nur 1/2 Stunde von 43/4 Stunden teil. Dennoch liegen keine Anhaltspunkte vor, dass der Gutachter seine Verantwortung nicht wahrgenommen hätte und den ihm persönlich erteilten Auftrag für die Erstellung des Gutachtens unzulässigerweise an Drittpersonen delegiert hätte. Der Beschwerdeführer weist eine lange Krankengeschichte auf und dem Gutachter stand daher umfangreiches Aktenmaterial zur Verfügung, wobei die Vorinstanz ohne Willkür davon ausgehen durfte, der Gutachter habe davon bzw. zumindest vom wesentlichen Inhalt dieser Akten Kenntnis genommen. Bei dieser Ausgangslage hat die persönliche Untersuchung - wie die Vorinstanz zutreffend darlegt - einen anderen Stellenwert, als wenn Aktenmaterial wie im Urteil 6B_265/2015 vom 3. Dezember 2015 praktisch vollständig fehlt. Das Gutachten gelangt bezüglich der relevanten Fragen der schweren psychischen Störung im Sinne von <ref-law>, der Rückfallgefahr und der Behandlungsbedürftigkeit zudem zu einem klaren Ergebnis, während es im Urteil 6B_265/2015 vom 3. Dezember 2015 um eine problematische Abgrenzung zwischen einer blossen Persönlichkeitsakzentuierung und bereits als pathologisch zu bezeichnenden Persönlichkeitsauffälligkeiten bzw. einer Persönlichkeitsstörung ging (Urteil, a.a.O., E. 6.3.1), weshalb der persönlichen Exploration damals umso grössere Bedeutung zukam. Dass der Gutachter bei der Untersuchung des Beschwerdeführers lediglich 1/2 Stunde anwesend war, deutet vorliegend demnach noch nicht auf eine unzulässige Delegation hin, auch wenn sich die sehr kurze Anwesenheit des Gutachters selbst in Berücksichtigung der konkreten Umstände klar an der Grenze des noch Zulässigen bewegt. Nicht zu beanstanden ist weiter der Beizug von Dipl.-Psych. E._ für die testpsychologische Untersuchung. Ein solcher Beizug von Psychologen als Hilfspersonen erachtete das Bundesgericht in seiner Rechtsprechung gar als erstrebenswert (vgl. <ref-ruling> E. 2.7 S. 56). Insgesamt muss daher davon ausgegangen werden, dass es sich bei Dr. med. Dipl.-Psych. F._ und Dipl.-Psych. E._ um blosse Hilfspersonen handelte.
Nehmen Dritte an der Begutachtung als blosse Hilfspersonen teil, bedarf es entgegen der Kritik des Beschwerdeführers keiner vorgängigen Ermächtigung durch die Strafverfolgungsbehörde. Der Beschwerdeführer konnte allfällige Ausstandsgründe oder andere Einwände gegen den Beizug von Dr. med. Dipl.-Psych. F._ und Dipl.-Psych. E._ geltend machen, sobald er davon Kenntnis erhielt. Wie dargelegt wäre es jedoch wünschenswert, wenn der Gutachter die auftraggebende Strafbehörde über den Beizug von Hilfspersonen, welche sich - wie vorliegend Dr. med. Dipl.-Psych. F._ und Dipl.-Psych. E._ - am Gutachtensprozess unmittelbar beteiligen sollen, dennoch vorgängig in Kenntnis setzen würde, so dass allfällige Einwände gegen deren Person bereits vor der Erstellung des Gutachtens vorgetragen werden können (vgl. oben E. 4.5.2).
4.7. Zwar wurde auch vorliegend die Aufgabenteilung zwischen dem Gutachter und dem mitunterzeichnenden Facharzt im Gutachten nicht ausreichend transparent gemacht. Soweit aus dem angefochtenen Entscheid ersichtlich wurde anders als im mit Urteil 6B_989/2017 vom 20. Dezember 2017 beurteilten Verfahren (vgl. Urteil, a.a.O., E. 2.2) zu dieser Frage auch keine ergänzende Stellungnahme des Gutachters eingeholt. Dies führt jedoch nicht zur Aufhebung des angefochtenen Entscheids, da keine Anhaltspunkte für eine unzulässige Delegation gegeben sind. Von der Einforderung einer nachträglichen Stellungnahme zur Aufgabenteilung zwischen Prof. Dr. med. D._ und Dr. med. Dipl.-Psych. F._ kann im gegenwärtigen Verfahrensstadium daher abgesehen werden, zumal der Beschwerdeführer nicht behauptet, er habe eine solche bereits im kantonalen Verfahren beantragt.
5.
5.1. Der Beschwerdeführer beanstandet weiter, die Voraussetzungen von <ref-law> für die Anordnung einer stationären therapeutischen Massnahme seien mangels Gefährlichkeit und mangels positiver Erfolgsaussichten nicht erfüllt. Er habe nie jemanden an Leib und Leben verletzt und keine Gewaltverbrechen begangen. Die gutachterliche Prognoseeinschätzung zur Rückfallgefahr sei nicht überzeugend. Bei der im Gutachten erwähnten Rückfallgefahr von 58% scheine es sich um eine abstrakte Bewertung ohne Berücksichtigung der eigentlichen Gegebenheiten zu handeln. Die stationäre Massnahme sei angesichts der Möglichkeit einer ambulanten Therapie auch nicht verhältnismässig. Das Gutachten inkl. Ergänzungsgutachten sei zudem inhaltlich mangelhaft. Das Gutachten sei nicht schlüssig, da es dem Austrittsbericht der forensisch-psychiatrischen Station Etoine vom 6. August 2015 widerspreche. Das Ergänzungsgutachten stütze sich nur auf schriftliche Berichte. Der Gutachter habe es unterlassen, im Zusammenhang mit dem Ergänzungsgutachten mit ihm oder mit dem Ersteller des Austrittsberichts vom 6. August 2015 in Kontakt zu treten. Sein Gesundheitszustand habe sich in den letzten Monaten wesentlich verbessert und er habe seit seiner Verhaftung im Oktober 2014 keine Drogen mehr konsumiert. Sein Antrag auf Einholung eines Zweitgutachtens sei zu Unrecht abgewiesen worden.
5.2.
5.2.1. Eine Massnahme ist anzuordnen, wenn eine Strafe allein nicht geeignet ist, der Gefahr weiterer Straftaten des Täters zu begegnen, ein Behandlungsbedürfnis des Täters besteht oder die öffentliche Sicherheit dies erfordert und die Voraussetzungen der Art. 59-61, 63 oder 64 StGB erfüllt sind (<ref-law>). Die Anordnung einer Massnahme setzt voraus, dass der mit ihr verbundene Eingriff in die Persönlichkeitsrechte des Täters im Hinblick auf die Wahrscheinlichkeit und Schwere weiterer Straftaten nicht unverhältnismässig ist (<ref-law>). Nach <ref-law> ist für die Anordnung einer stationären therapeutischen Massnahme erforderlich, dass der Täter psychisch schwer gestört ist, sein Verbrechen oder Vergehen in Zusammenhang mit seiner psychischen Störung steht und zu erwarten ist, dadurch lasse sich der Gefahr weiterer mit seiner Störung in Zusammenhang stehender Taten begegnen.
5.2.2. Das Verhältnismässigkeitsprinzip verlangt, dass die Massnahme geeignet ist, beim Betroffenen die Legalprognose zu verbessern. Weiter muss die Massnahme notwendig sein. Sie hat zu unterbleiben, wenn eine gleich geeignete, aber mildere Massnahme für den angestrebten Erfolg ausreichen würde. Dieses Kriterium trägt dem Aspekt des Verhältnisses zwischen Strafe und Massnahme bzw. der Subsidiarität von Massnahmen Rechnung. Schliesslich muss zwischen dem Eingriff und dem angestrebten Zweck eine vernünftige Relation bestehen (Verhältnismässigkeit i.e.S.). Das bedeutet, dass die betroffenen Interessen gegeneinander abgewogen werden müssen. Bei einer Prüfung des Zweck-Mittel-Verhältnisses fallen im Rahmen der Gesamtwürdigung auf der einen Seite insbesondere die Schwere des Eingriffs in die Freiheitsrechte des Betroffenen in Betracht. Auf der anderen Seite sind das Behandlungsbedürfnis sowie die Schwere und die Wahrscheinlichkeit künftiger Straftaten relevant (vgl. <ref-ruling> E. 2.6.1 S. 187 mit Hinweisen; Urteil 6B_70/2017 vom 19. Juli 2017 E. 6.3).
Eine stationäre Behandlung verlangt vom Betroffenen ein Mindestmass an Kooperationsbereitschaft. An die Therapiewilligkeit im Zeitpunkt des richterlichen Entscheids dürfen bei der stationären Behandlung von psychischen Störungen nach <ref-law> jedoch keine allzu hohen Anforderungen gestellt werden. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass es durchaus aufgrund der psychischen Erkrankung des Betroffenen an der Fähigkeit fehlen kann, die Notwendigkeit und das Wesen einer Behandlung abzuschätzen. Ein erstes Therapieziel besteht daher oft darin, Einsicht und Therapiewilligkeit zu schaffen, was gerade im Rahmen stationärer Behandlungen auch Aussichten auf Erfolg hat. Entscheidend ist, ob beim Betroffenen eine minimale Motivierbarkeit für eine therapeutische Behandlung erkennbar ist (Urteile 6B_1287/2017 vom 18. Januar 2018 E. 1.3.3; 6B_463/2016 vom 12. September 2016 E. 1.3.3; 6B_543/2015 vom 10. Dezember 2015 E. 4.2.3).
5.2.3. Das gerichtlich eingeholte Gutachten unterliegt grundsätzlich der freien richterlichen Beweiswürdigung. Das Gericht darf davon in Fachfragen jedoch nicht ohne triftige Gründe abweichen und muss Abweichungen begründen (<ref-ruling> E. 2.1.3 S. 53; <ref-ruling> E. 6.1 S. 372 f.).
5.3.
5.3.1. Der Beschwerdeführer leidet gemäss dem Gutachten vom 13. April 2015 und dem Ergänzungsgutachten vom 9. Dezember 2015 unter einem Residualstadium einer chronischen Erkrankung aus dem schizophrenen Formenkreis und einer Störung durch multiplen Substanzengebrauch. Die Erkrankungen sind gemäss dem Gutachten schwer ausgeprägt und chronifiziert. Die dem Beschwerdeführer vorgeworfenen Delikte stünden in Zusammenhang mit den psychischen Störungen (Gutachten S. 52 ff.). Das Gutachten geht unbehandelt von einem hohen Rückfallrisiko für vergleichbare Delikte aus (Gutachten S. 53 f.). Die Vorinstanz bejaht gestützt darauf zu Recht die Massnahmebedürftigkeit. Gründe, weshalb sie an der Schlüssigkeit des Gutachtens hätte zweifeln müssen, liegen nicht vor. Die Vorinstanz legt insbesondere willkürfrei dar, weshalb der Austrittsbericht der forensisch-psychiatrischen Station Etoine in Bern vom 6. August 2015 nicht im Widerspruch zum gutachterlichen Befund steht bzw. die Schlüssigkeit des Gutachtens nicht infrage zu stellen vermag. Dass der Beschwerdeführer anlässlich seines Austritts aus der forensisch-psychiatrischen Station Etoine bewusstseinsklar, medikamentencompliant, kooperativ und absprachefähig war (vgl. angefochtenes Urteil S. 29), mag zutreffen. Aufgrund der gesamten Krankengeschichte ist jedoch ohne Weiteres ersichtlich, dass es sich dabei - wie im Ergänzungsgutachten vom 9. Dezember 2015 festgehalten - um einen momentanen Zustand handelte, da sich der Beschwerdeführer in der Zeit zwischen Oktober 2014 und September 2015 keineswegs durchaus kooperativ bezüglich der Medikamenteneinnahme zeigte, sondern die unregelmässige Einnahme der Antipsychotika auch zu psychotischen Dekompensationen mit der Notwendigkeit zu Klinikeinweisungen führte. Dem angefochtenen Entscheid kann entnommen werden, dass der Beschwerdeführer seit seiner Verhaftung mehrmals zur medikamentösen Behandlung seiner psychischen Störung in eine psychiatrische Klinik verlegt werden musste. Der Zustand des Beschwerdeführers habe auch deshalb regelmässig eine erneute Verlegung in eine Klinik erfordert, weil dieser wiederholt die Medikamente nicht mehr regelmässig eingenommen habe. Zuletzt sei der Beschwerdeführer am 23. Juni 2016 notfallmässig in die Psychiatrische Klinik Münsterlingen eingewiesen worden. Am 7. September 2016 habe er schliesslich den vorzeitigen Massnahmevollzug in der Klinik Rheinau angetreten (angefochtenes Urteil S. 30). Der Beschwerdeführer setzt sich damit zu Unrecht nicht auseinander und widerlegt dies nicht. Zu keinem anderen Ergebnis führt die vom Beschwerdeführer geltend gemachte Drogenabstinenz, welche gemäss dem Ergänzungsgutachten (vgl. S. 16) eher auf den beschränkten Zugang zu psychotropen Substanzen im Gefängnis, als auf eine echte Einsicht in die Notwendigkeit der Abstinenz zurückzuführen ist.
5.3.2. Zur Beantwortung der Frage, ob ein früheres Gutachten hinreichend aktuell ist, ist nicht primär auf das formelle Kriterium des Alters des Gutachtens abzustellen. Massgeblich ist vielmehr die materielle Frage, ob Gewähr dafür besteht, dass sich die Ausgangslage seit der Erstellung des Gutachtens nicht gewandelt hat. Soweit ein früheres Gutachten mit Ablauf der Zeit und zufolge veränderter Verhältnisse an Aktualität eingebüsst hat, sind neue Abklärungen unabdingbar. Entscheidend ist, ob die vorliegende ärztliche Beurteilung mutmasslich noch immer zutrifft, oder ob diese aufgrund der seitherigen Entwicklung nicht mehr als aktuell bezeichnet werden kann (<ref-ruling> E. 4.3 S. 254; <ref-ruling> E. 3.4 S. 247 f.; Urteile 6B_755/2017 vom 10. August 2017 E. 1.2; 6B_815/2015 vom 11. April 2016 E. 1.2). Eine solche wesentliche Veränderung der Verhältnisse tut der Beschwerdeführer weder dar noch ist eine solche ersichtlich. Aufgrund der dokumentierten Krankengeschichte ist auch nicht zu beanstanden, dass der Gutachter den Beschwerdeführer für das Ergänzungsgutachten vom 9. Dezember 2015 nicht mehr persönlich untersuchte bzw. befragte. Die vom Gutachter neu eingeforderten Arztberichte belegen die fehlende Compliance des Beschwerdeführers und die infolge seiner Weigerung, die Medikamente einzunehmen, wiederholt aufgetretene psychotische Symptomatik (vgl. Ergänzungsgutachten S. 12 und 15). Die Vorinstanz durfte damit ohne Willkür auf das Gutachten vom 13. April 2015 und das Ergänzungsgutachten vom 9. Dezember 2015 abstellen und auf ein Obergutachten verzichten.
5.3.3. Die Straftaten des Beschwerdeführers richteten sich auch gegen die körperliche Integrität von Drittpersonen. Die Vorinstanz legt dar, es sei im Oktober 2014, als der Beschwerdeführer auf der Herrentoilette des Begegnungszentrums in Winterthur einen Feuerwerkskörper zündete, nur dem Zufall zu verdanken gewesen, dass keine Personen schwer verletzt wurden. Auch die Straftaten zum Nachteil von C._ und A._ hätten ohne Weiteres mit einer Körperverletzung enden können (vgl. angefochtenes Urteil S. 29 f.). Zu keinen Beanstandungen Anlass geben auch die Ausführungen im Gutachten zur Rückfallgefahr. Der Beschwerdeführer verkennt, dass es dem Gutachter nicht untersagt ist, für die Beurteilung der Rückfallgefahr Prognoseinstrumente heranzuziehen, wenn er zusätzlich dazu eine differenzierte Einzelfallanalyse vornimmt (vgl. Urteile 6B_424/2015 vom 4. Dezember 2015 E. 3.3 und 3.4; 6B_772/2007 vom 9. April 2008 E. 4.2). Eine stationäre Massnahme erscheint entgegen der Kritik des Beschwerdeführers mit Blick auf dessen Anlasstaten und das hohe Risiko für vergleichbare Taten daher durchaus verhältnismässig.
5.3.4. Gemäss dem Gutachten stehen sowohl für die schizophrene Grunderkrankung als auch für die Suchtproblematik des Beschwerdeführers grundsätzlich gute Behandlungsmöglichkeiten zur Verfügung, welche bei erfolgreichem Verlauf das Risiko für neuerliche Delikte deutlich senken würden (Gutachten S. 54). Der Gutachter bejaht demnach die Therapierbarkeit. Er weist jedoch darauf hin, dass der Beschwerdeführer mangelnde Krankheitseinsicht zeige und eine stationäre Behandlung ablehne (Gutachten S. 55). Dies spricht ebenfalls nicht gegen die Anordnung einer stationären Massnahme. Der Beschwerdeführer trat am 7. September 2016 bereits den vorzeitigen Massnahmevollzug an, was nur mit seiner Einwilligung möglich war (vgl. <ref-law>; Akten Vorinstanz, act. 133: Antrag des Beschwerdeführers um Bewilligung des vorzeitigen Massnahmevollzugs). Er äusserte sich vor der Vorinstanz zudem dahingehend, dass er mit einer ambulanten, nicht jedoch mit einer stationären Massnahme einverstanden sei (angefochtenes Urteil S. 31). Eine ambulante Massnahme ist gemäss dem Gutachten indes nicht indiziert (vgl. Gutachten S. 55). Die negative Einstellung zur stationären Massnahme bezog sich somit weniger auf die Behandlung als solches als vielmehr auf den Umstand, dass diese mit einem Freiheitsentzug verbunden ist. Dies steht der Anordnung einer stationären Massnahme nicht entgegen (vgl. Urteile 6B_493/2017 vom 5. Oktober 2017 E. 2.4.2; 6B_681/2010 vom 7. Oktober 2010 E. 4.3).
Das Amt für Justizvollzug formulierte am 12. Februar 2018 einen Antrag auf Aufhebung des vorzeitigen Massnahmevollzugs. Es führt darin aus, der Beschwerdeführer zeige deutliche Krankheitssymptome und sei behandlungsbedürftig. Angesichts der fehlenden Behandelbarkeit und mangelnden Krankheitseinsicht erscheine die Fortführung der stationären Massnahme jedoch aussichtslos. Beim Beschwerdeführer habe trotz intensiven Versuchen wiederholt keine Behandlungsmotivation hergestellt werden können, die Kooperationsbereitschaft sei unzureichend (Akten Bundesgericht, act. 10). Insofern geht es um sog. echte Noven, d.h. Tatsachen, die sich erst nach dem angefochtenen Entscheid ereigneten, und die im bundesgerichtlichen Verfahren nicht zu berücksichtigen sind (<ref-law>; <ref-ruling> E. 1.2 S. 22 f. mit Hinweisen). Im Zeitpunkt des vorinstanzlichen Entscheids erschien die stationäre Massnahme nicht aussichtslos, auch wenn der Gutachter Zweifel an deren Erfolgsaussichten hegte (vgl. Gutachten S. 55). Darüber, ob die Weiterführung der Massnahme - nach dem gemäss dem Amt für Justizvollzug bisher erfolglosen vorzeitigen Massnahmevollzug - angezeigt ist, hat nicht das Bundesgericht im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschwerde zu befinden.
5.4. Die von der Vorinstanz angeordnete stationäre therapeutische Massnahme verstösst nicht gegen Bundesrecht.
6.
Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf eingetreten werden kann. Das Gesuch des Beschwerdeführers um unentgeltliche Rechtspflege ist gutzuheissen, da seine Bedürftigkeit erstellt scheint und seine Beschwerde bezüglich der von der Vorinstanz angeordneten stationären therapeutischen Massnahme nicht aussichtslos war (Art. 64 Abs. 1 und 2 BGG). Dem Rechtsvertreter des Beschwerdeführers ist für das bundesgerichtliche Verfahren aus der Bundesgerichtskasse eine angemessene Entschädigung auszurichten.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2.
Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird gutgeheissen.
3.
Es werden keine Gerichtskosten erhoben.
4.
Dem Rechtsvertreter des Beschwerdeführers wird aus der Gerichtskasse eine Entschädigung von Fr. 3'000.-- ausgerichtet.
5.
Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 22. März 2018
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Denys
Die Gerichtsschreiberin: Unseld